vật liệu kim loại

CH NG VII V T LI U KIM LO I 7.1 Khái ni m chung Kim loại loại vật liệu có tính chất có lợi cho xây dựng: cư ng độ lớn, độ dẻo độ ch ng m i cao Nh mà kim loại sử dụng rộng rãi xây dựng ngành kĩ thuật khác dạng nguyên chất, cư ng độ độ c ng thấp, độ dẻo cao, kim loại có phạm vi sử dụng hạn chế Chúng sử dụng ch yếu dạng hợp kim với kim loại kim khác, thí dụ cacbon Sắt hợp kim c a (thép gang) gọi kim loại đen; kim loại lại (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, v.v ) hợp kim c a chúng gọi kim loại màu Kim loại đen sử dụng xây dựng nhiều cả, giá kim loại đen thấp kim loại màu Tuy nhiên kim loại màu lại có nhiều tính chất có giá trị: cư ng độ, độ dẻo, khả ch ng ăn mịn, tính trang trí cao Những điều m rộng phạm vi sử dụng kim loại màu xây dựng, phổ biến chi tiết kiến trúc kết cấu nhôm Nguyên liệu để chế tạo kim loại đen quặng sắt, mangan, crôm, mà khống đại diện cho chúng nhóm oxit: macnetit (Fe3O4), quặng sắt đ (Fe2O3), piroluzit (MnO2), crômit (FeCr2O4) Để sản xuất kim loại màu ngư i ta sử dụng boxit ch a hidroxit: hidracgilit (Al(OH)3, diasno (HAlO2); loại quặng sunfua cacbonat đồng, niken, chì v.v với khoáng đại diện chancopirit (CuFeS2), sfalêit (ZnS), xeruxit (PbCO3), magiezit ( MgCO3) v.v 7.2 Tính chất c học chủ yếu kim lo i 7.2.1 Tính biến d ng Khi kim loại chịu tác dụng c a tải trọng có giai đoạn biến dạng: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo phá huỷ Quan hệ biến dạng (Δl) tải trọng (P) giới thiệu hình 7-1 Biến dạng đàn hồi có quan hệ Δl P bậc (hình 7-1, vùng I) Biến dạng dẻo biến dạng xảy tải trọng vượt tải trọng đàn hồi, quan hệ Δl - P khơng cịn bậc (hình 7-1, vùng II) Nguyên nhân gây biến dạng dẻo trượt Hình 7-1: Biểu đồ kéo c a kim loại mạng tinh thể Giai đoạn phá hoại tải trọng đạt tới giá trị cực đại (Pmax), vết n t xuất mẫu bị phá hoại (hình 7-1, vùng III) Biến dạng dẻo đặc trưng quan trọng c a kim loại nói chung vật liệu thép nói riêng, làm kim loại gia cơng nhiệt để tạo sản phẩm với tính chất phù hợp với điều kiện sử dụng 130 Đặc trưng biến dạng c a kim loại chịu kéo là độ giãn dài tương đ i độ thắt tương đ i Độ giãn dài tương đ i ε tỉ s phần trăm độ giãn dài sau kéo Δl Δl độ dài ban đầu lo c a mẫu xác định theo công th c: ε = 100(%) lo F0 − FK 100(%) Độ thắt tương đ i ψ xác định theo công th c: ψ = Fo Trong đó: Fo Fk diện tích tiết diện ban đầu có biến dạng thắt (đ t) 7.2.2 C ờng độ Khi thí nghiệm kéo mẫu, cư ng độ c a kim loại đặc trưng tiêu sau: Giới hạn đàn hồi σp ng suất lớn ng với tải trọng Pp mà biến dạng dư không vượt 0,05% : σ p = Pp Fo , kG / cm Giới hạn chảy σc ng suất kim loại chảy (tải trọng không đổi chiều dài tiếp tục tăng) ng với biến dạng dư không vượt 0,2%: P σ c = c , kG / cm Fo Giới hạn bền σb ng suất lớn mẫu bị phá hoại, xác Pmax , kG / cm định theo công th c sau: σ b = Fo Để xác định khả chịu biến dạng dẻo c a kim loại thép u n ngư i ta tiến hành thử u n cách u n kim loại xung quanh trục u n có đư ng kính định, u n đến góc u n theo qui định kiểm tra xuất vết n t 7.2.3 Độ cứng Độ c ng c a kim loại xác định theo phương pháp Brinen Giới hạn độ c ng c a thép xây dựng từ 300-400 kG/mm2 7.3 V t li u thép 7.3.1 Khái ni m Thép vật liệu điển hình thuộc nhóm vật liệu kim loại, sử dụng nhiều cơng trình cầu, đư ng sắt cơng trình xây dựng Chúng có ưu điểm cư ng độ chịu lực cao, dễ bị tác dụng ăn mịn c a mơi trư ng Thép hợp kim sắt - bon, hàm lượng bon < 2% Theo hàm lượng bon chia ra: - Thép bon thấp : hàm lượng bon ≤ 0,25% - Thép bon trung bình : hàm lượng bon 0,25 - 0,6% 131 - Thép bon cao : hàm lượng bon 0,6 - 2% Khi tăng hàm lượng bon, tính chất c a thép thay đổi: độ dẻo giảm, cư ng độ chịu lực độ giòn tăng Để tăng cư ng tính chất kỹ thuật c a thép cho thêm nguyên t kim loại khác như: mangan, crôm, niken, nhôm, đồng Theo tổng hàm lượng nguyên t kim loại thêm vào chia : - Thép hợp kim thấp: tổng hàm lượng nguyên t kim loại khác ≤ 2,5% - Thép hợp kim vừa: tổng hàm lượng nguyên t kim loại khác 2,5-10% - Thép hợp kim cao: tổng hàm lượng nguyên t kim loại khác > 10% Trong xây dựng thư ng dùng thép hợp kim thấp Thành phần nguyên t khác thép khoảng 1% Thép vật liệu kim loại nên có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh nhiệt độ 500oC - 600oC thép tr lên dẻo, cư ng độ giảm nhiệt độ - 10oC tính dẻo giảm nhiệt độ - 45oC thép giòn, dễ n t Kh i lượng riêng c a thép từ 7,8 đến 7,85 g/cm3 7.3.2 Bi n pháp thay đổi cấu trúc tính chất thép Cấu trúc tính chất c a thép có quan hệ chặt chẽ với nhau, cấu trúc c a thép thay đổi tính chất c a thay đổi theo Để biến đổi cấu trúc c a thép làm t t tính chất c a thép theo nhu cầu sử dụng, ta áp dụng s biện pháp gia công nhiệt gia công học Gia cơng nhiệt Gia cơng nhiệt hay cịn gọi xử lý nhiệt biện pháp áp dụng cho kim loại đen kim loại màu Đây biện pháp phổ biến, có ý nghĩa thực tế cao Gia cơng nhiệt gồm phương pháp , thư ng hố, tơi ram thường hố nhằm giảm độ c ng c a thép (làm mềm), tăng độ dẻo để dập, cán, kéo nguội, làm đồng tiết diện thép chuẩn bị cho công tác gia công nhiệt cu i nung nóng thép đến nhiệt độ định, giữ nhiệt độ th i gian, làm nguội Thép sau có độ bền độ c ng thấp nhất, độ dẻo độ dai cao Thường hố phương pháp nung nóng thép lên đến nhiệt độ cao nhiệt độ , giữ nhiệt sau làm nguội khơng khí, nh thép có độ bền, độ c ng cao đơi chút so với trạng thái Tôi thép nung nóng thép lên nhiệt độ tới hạn giữ nhiệt th i gian, sau làm nguội đột ngột, kết thép khó biến dạng dẻo có độ c ng cao Ram q trình cần thiết bắt buộc sau Thép sau tơi có tính giịn, dễ gãy, có độ c ng cao, ram thép nhằm mục đích tạo cho thép có tính chất học (độ c ng, độ bền, độ dẻo) thích hợp với điều kiện sử dụng cần thiết Ngoài ram thép nhiệt độ cao để làm mềm thép giúp cho việc gia công cắt gọt dễ dàng, tạo độ nhẵn bóng cao cắt gọt 132 Gia cơng học Gia công học thép nằm cải thiện cấu tạo tính chất c a thép để khắc phục nhược điểm luyện tạo hình dạng Có hai phương pháp học: gia cơng nguội gia cơng nóng Gia cơng nguội gia cơng thép nhiệt độ thư ng nhằm tạo biến hình dẻo để nâng cao tính học (tăng cư ng độ, độ c ng, lại làm giảm độ dẻo) Gia cơng nguội gồm có kéo, rèn dập, cán nguội, vu t Các sản phẩm thép dây, sợi kim loại hầu hết qua kéo nguội, dập nguội Một hình th c gia công khác cán nguội Thép sau cán nguội, mặt ngồi có vết lồi lõm theo quy luật So với kéo, thép cán nguội có nhiều ưu điểm hơn: Cư ng độ kéo, cư ng độ nén lực dính bám bê tơng c t thép tăng cư ng Đ i với dây thép nh (đư ng kính ÷ 10 mm) ngư i ta dùng phương pháp vu t Trong phương pháp này, dây thép kéo qua lỗ có đư ng kính nh dây thép Mỗi lần vu t giảm khoảng 10% tiết diện dây S lần vu t phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng, để đảm bảo tính dẻo dai, sau lần vu t th 4, phải thép lần Dây thép vu t nguội dùng làm c t thép bê tông dự ng lực, làm dây cáp v.v Gia công nguội biện pháp tiết kiệm kim loại Gia cơng (rèn, cán) nóng (biến dạng nóng) hình th c làm kim loại biến dạng trạng thái nóng Đ i với thép biến dạng nhiệt độ 650-700oC biến dạng nóng, để đảm bảo đ độ dẻo cần thiết, thư ng biến dạng thực nhiệt độ cao nhiều Cán phương pháp gia cơng ép nóng qua máy Do cán liên tục nhiều lần mặt cắt c a thép cải biến với hình dạng kích thước u cầu Các loại thép hình dùng xây dựng chế tạo phương pháp cán Rèn phương pháp gia nhiệt đến trạng thái dẻo cao, dùng búa đập thành cấu kiện có hình dạng định Rèn thực tay máy Thép cán rèn có cấu tạo tương đ i t t tính học cao 7.3.3 Các lo i thép xây dựng Trong xây dựng sử dụng ch yếu thép bon thép hợp kim thấp Thép bon Thành phần hóa học c a thép bon gồm ch yếu Fe C, ngồi cịn ch a s ngun t khác tùy theo điều kiện luyện thép C < 2%; Mn ≤ 0,8%; Si ≤ 0,5%; P, S ≤ 0,05% Cr, Ni, Cu, W, Mo, Ti (0,1 - 0,2%) Mn, Si nguyên t có tác dụng nâng cao tính c a thép bon P, S nguyên t làm giảm chất lượng thép, nâng cao tính giịn nguội thép, lại tạo tính dễ gọt cho thép Các loại thép bon 133 Theo phạm vi sử dụng thép bon có hai loại: Thép bon thư ng thép bon chất lượng t t Thép bon thư ng dạng qua cán m ng (tấm, cây, thanh, thép hình ) ch yếu để dùng xây dựng Theo TCVN 1765 : 1975 thép bon thư ng lại chia thành loại A, B, C Thép bon thư ng loại A loại thép quy định tính Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN1765:1975) quy định mác thép loại ký hiệu CT, s kèm theo độ bền giới hạn, Ví dụ thép CT31 thép có giới hạn bền t i thiểu 310 N/mm2 Thép bon thư ng loại A có loại mác theo bảng - Bảng - Mác thép (s hiệu) Giới hạn bền σb , N/mm2 Độ giãn dài tương đ i δ , % Nga Việt Nam CT0 CT31 20 ≥ 310 CT1 CT33 320 - 420 31 CT2 CT34 340 - 440 29 CT3 CT38 380 - 490 23 CT4 CT42 420 - 540 21 CT5 CT51 500 - 640 17 CT6 CT61 600 12 Thép bon thư ng loại B thép quy định thành phần hóa học Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN1765:1975) quy định mác thép loại ký hiệu BCT, s kèm theo độ bền giới hạn thép bon thư ng loại A, thành phần hóa học quy định bảng - Bảng - Mác thép (s hiệu) Hàm lượng nguyên t S, không lớn P, không lớn Nga Việt Nam C,% Mn , % hơn, % hơn, % CT0 BCT31 0,23 0,06 0,07 CT1 BCT33 0,06 - 0,12 0,25 - 0,50 0,05 0,04 CT2 BCT34 0,09 - 0,15 0,25 - 0,50 0,05 0,04 CT3 BCT38 0,14 - 0,22 0,30 - 0,65 0,05 0,04 CT4 BCT42 0,18 - 0,27 0,40 - 0,70 0,05 0,04 CT5 BCT51 0,28 - 0,37 0,05 - 0,80 0,05 0,04 CT6 BCT61 0,38 - 0,49 0,05 - 0,80 0,05 0,04 Thép bon thư ng loại C thép quy định tính thành phần hóa học Loại thép có tính thép bon thư ng loại A có thành phần hóa học thép bon thư ng loại B Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1765:1975) quy định mác thép loại ký hiệu CCT, s kèm độ 134 bền giới hạn quy định bảng 7-1 có thành phần hóa học quy định bảng 7-2 Thép bon chất lượng t t: Thép loại ch a tạp chất có hại thép bon loại thư ng (S < 0,04% , P < 0,035%) quy định tính thành phần hóa học Ký hiệu mác có ghi s phần vạn bon Thép loại dùng để chế tạo chi tiết máy Thép hợp kim thấp Thành phần hóa học: Thép hợp kim thấp loại thép thành phần Fe, C tạp chất chế tạo cịn có ngun t khác cho vào với hàm lượng định để thay đổi cấu trúc tính chất c a thép, nguyên t : Cr, Ni, Mn, Si, W, V, Mo, Ti, Cu Trong thép hợp kim thấp tổng hàm lượng nguyên t ≤ 2,5% Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1659:1975), thép hợp kim ký hiệu hệ th ng ký hiệu hóa học, s tỷ lệ phần vạn bon % nguyên t hợp kim Ví dụ: loại thép ký hiệu 9Mn2 có 0,09% C 2% Mn Tính chất lý: Thép hợp kim thấp có tính cao thép bon, chịu nhiệt độ cao có tính chất vật lý, hóa học đặc biệt ch ng tác dụng ăn mòn c a môi trư ng Thép hợp kim thấp thư ng dùng để chế tạo kết cấu thép (dàn cầu, tháp khoan dầu m , đư ng ng dẫn khí, v.v ), c t thép cho kết cấu bê tông c t thép 7.3.4 Cốt thép cho kết cấu bê tông cốt thép Yêu cầu đặc tính cốt thép sử dụng cho kết cấu bê tơng Tính bám dính t t với lớp bao ph đặc tính quan trọng c a c t thép bê tông, để đảm bảo nhiệm vụ chúng phải có hình dạng đặc biệt: có gai để tăng cư ng neo móc Đ i với c t thép ng suất trước dính bám đảm bảo vết, gồ ghề (bằng cán, vu t) Một yêu cầu khác phản ng với xi măng, c t thép không tạo hợp chất có hại cho bám dính Tính biến dạng: từ đặt c t thép vào bê tơng q trình làm việc bê tông, c t thép luôn bị biến dạng, thắt lại Như vậy, chúng cần có tính biến dạng t t, có độ giãn dài lớn tác dụng c a tải trọng cực đại thử kéo, bền sau s lần thử u n u n lại Độ bền lâu: độ bền lâu (tuổi thọ) c a cơng trình bê tơng c t thép bê tông c t thép dự ng lực phụ thuộc trực tiếp vào độ bền c a c t thép Độ bền lâu phụ thuộc vào tác động học, vào môi trư ng xung quanh Các dạng cốt thép cho bê tông cốt thép thường Dây thép bon thấp kéo nguội: Dây thép cacbon thấp kéo nguội dùng làm c t thép cho bê tơng có đư ng kính từ 3,0 đến 10,0mm, sản xuất từ thép bon thấp CT31, CT33, CT34, 135 CT38, BCT31, BCT38, chúng phải có đư ng kính sai lệch cho phép phù hợp bảng 7-3 Bảng -3 Đư ng kính danh Sai lệch cho Diện tích mặt Kh i lượng lý thuyết nghĩa, mm phép, mm cắt ngang, mm c a 1m chiều dài, kg 7,07 0,056 ± 0,06 3,5 9,68 0,076 ± 0,08 4,0 12,57 0,099 ± 0,08 4,5 15,90 0,125 ± 0,08 5,0 19,63 0,154 ± 0,08 5,5 23,76 0,187 ± 0,08 6,0 28,27 0,222 ± 0,08 7,0 38,48 0,302 ± 0,10 8,0 50,27 0,395 ± 0,10 9,0 63,62 0,499 ± 0,10 10,0 78,54 0,617 ± 0,10 Ví dụ ký hiệu quy ước: Dây có đư ng kính mm sản xuất từ thép mác CT31 là: Dây thép 5.CT31 - TCVN 3101:1979 Cơ tính c a dây phải phù hợp bảng 7-4 Bảng 7-4 Đ ờng kính dây , mm Giới h n bền , N/mm Từ đến 5,5 550 - 850 Từ đến 10,0 450 - 700 Kh i lượng c a cuộn nh phải phù hợp bảng 7-5 Bảng 7-5 Đ ờng kính dây , mm đến 3,5 đến 10,0 Khối l ợng cuộn , kg Thông thư ng Thấp 10 15 10 Thép cán nóng : Thép trịn cán nóng mặt ngồi nhẵn có gân dùng làm c t cho kết cấu bê tông c t thép thông thư ng bê tông c t thép ng lực trước (gọi tắt thép c t), chia làm nhóm theo tính chất học: CI, CII, CIII, CIV - Thép c t nhóm CI loại thép trịn nhẵn chế tạo từ thép bon mác CT33, CCT33, theo TCVN 1765 : 1975 - Thép c t nhóm CII, CIII, CIV loại thép trịn mặt ngồi có gân (thép vằn) - Thép c t nhóm CII có đư ng kính từ 10 mm đến 40 mm được, chế tạo từ thép bon mác CCT51 theo TCVN 1765 : 1975 Thép vằn nhóm phải có g xoắn vít hai phía (hình - 2) 136 - Thép c t nhóm CIII (hình 7-3) có đư ng kính từ mm đến 40 mm, chế tạo từ thép hợp kim mangan silic có g xoắn vít khác nhau, phía theo xoắn bên phải, cịn phía bên theo xoắn bên trái Hình 7- : Thép c t nhóm CIII Hình - : Thép c t nhóm CII Thép c t nhóm IV có đư ng kính từ 10 đến 18mm chế tạo từ thép hợp kim crôm mangan kẽm, loại phải có hình dáng bên ngồi khác với thép c t nhóm CII CIII Nếu sản xuất thép c t CIV có hình dáng bên ngồi gi ng thép c t nhóm CIII phải sơn đ cách đầu mút đoạn 30 ÷ 40 cm Ví dụ : Ký hiệu quy ước thép c t nhóm CII có đư ng kính 20 mm là: CII 20 TCVN 1651:1985 Đư ng kính danh nghĩa đại lượng tra c u c a thép c t phải phù hợp với bảng - Kích thước c a thép c t cần phải phù hợp với hình - 2, - Tính chất học c a thép c t phải phù hợp với quy định bảng -7 Bảng - Đư ng kính danh nghĩa, Diện tích mặt cắt ngang Kh i lượng lý thuyết D, mm cm c a m chiều dài, kg 0,283 0,222 0,385 0,302 0,503 0,395 0,636 0,499 10 0,785 0,617 12 1,131 0,888 14 1,51 1,21 16 2,01 1,58 18 2,54 2,00 20 3,14 2,17 22 3,80 2,98 25 4,91 3,85 28 6,16 4,83 32 8,01 6,31 36 10,18 7,99 40 12,57 9,87 137 Bảng 7-7 Nhóm thép c t Đư ng kính, mm Giới hạn chảy, N/mm2 CI CII CIII CIV 6-40 10-40 6-40 10-32 240 300 400 600 Giới hạn Độ giãn Thử u n nguội bền, dài tương C - Độ dày trục u n N/mm2 đ i% d - Đư ng kính thép c t Không nh 380 25 C = 0,5d (1800) 500 19 C = 3d (1800) 600 14 C = 3d (900) 900 C = 3d (450) Thép cốt cho bê tông dự ứng lực Dây kéo nguội loại dây thép trịn, có độ bền cao, trơn, kéo nguội, có vết ấn, vằn hay lượn sóng sản xuất từ thép bon Sản phẩm cung cấp dạng cuộn hay thẳng Đư ng kính c a dây từ 2,5 đến 8mm Các tính chất lý c a sợi quy định TCVN 6284-2:1997 Dây tơi ram loại dây thép trịn chế tạo từ dây thép tơi ram có độ bền cao, trơn, có vành, có rãnh khía, có vết ấn Dây có đư ng kính từ ÷16mm Dây cung cấp dạng cuộn khơng có m i hàn, chỗ n i Các dạng dây ram giới thiệu hình 7-4, 7-5 Các tính chất lý c a dây ram quy định TCVN 62843:1997 Dảnh loại thép có độ bền cao qua nhiệt luyện nhiệt độ thấp trình liên tục cách t chạy qua thiết bị thích hợp để khử ng suất Dảnh ch a 2, 3, hay 19 sợi Đư ng kính c a dảnh từ 5,2mm đến 21,8mm, dảnh khơng có chỗ n i Dảnh cuộn lại thành cuộn hay cuộn vào tang quấn Hình 7-4: Dây thép có rãnh khía tơi ram w.Chiều rộng; h.chiều sâu rãnh; α.Góc nghiêng c a rãnh Kích thước, kh i lượng tính chất thử kéo c a dảnh phải thoả mãn yêu cầu c a TCVN 6284-4:1997 Thép cán nóng, có khơng xử lí tiếp dạng thẳng, khơng có chỗ n i m i hàn, đư ng kính từ 16mm đến 40mm Đó loại thép cán nóng Hình 7-5: Dây thép vằn trịn tơi ram thành có yêu cầu b Chiều rộng c a gân; δ Chiều cao c a gân o c Bước c a gân; β Góc nghiêng từ 30-45 xử lí để đạt 138 tính chất lí qui định Hình dáng bề mặt thép có gân trơn Kích thước, chất lượng tính chất thử kéo c a thép qui định TCVN 6284-5:1997 7.3.4 Bảo quản thép Thép vật liệu dễ bị ăn mòn tác dụng vật lý, hóa học c a mơi trư ng Do phải bảo quản nơi khô ráo, tránh đặt đất Kho ch a thép phải cao ráo, thống, khơng dột, khơng hắt mưa Thép kho phải xếp riêng loại Thép bó thành bó xếp giá đỡ Thép sợi cuộn thành cuộn Thép lưới cuộn để phẳng Khi sử dụng thép phải sử dụng loại, làm gỉ, dầu, mỡ (nếu có) 7.3.5 Các bi n pháp bảo v v t li u thép Trong trình sử dụng, thép loại vật liệu dễ bị ăn mòn, dạng ăn mòn phổ biến ăn mịn hố học ăn mịn điện hố Để bảo vệ vật liệu thép cho kết cấu áp dụng s biện pháp sau: Cách ly kim loại với môi trường lớp sơn ch ng gỉ, s trư ng hợp đặc biệt dùng lớp sơn ph phi kim loại (men, thuỷ tinh, chất dẻo) lớp ph kim loại (mạ kẽm) từ sản xuất C t thép bê tông bảo vệ chúng bao bọc lớp bê tông bảo vệ đặc chắc, dày, không n t nẻ Trong s trư ng hợp cần làm tăng tính ch ng thấm cho lớp bê tông bảo vệ (tăng độ đặc chắc, sơn bê tơng) Chúng ph lớp ph hữu lớp ph kim loại (mạ kẽm) từ sản xuất Đ i với c t thép ng suất trước bảo vệ vữa l ng phun mỡ đổ vào từ lúc sản xuất c t thép Trong năm gần ngư i ta dùng phương pháp bảo vệ kim loại hiệu quả: phương pháp sử dụng “chất cản”-cho vào môi trư ng để tạo nên màng ch ng ăn m ng bề mặt kim loại Thí dụ dùng dầu Natri K2CrO2, Na2CO3 làm chất cản hoà tan vào nước 7.3.6 Kết cấu thép Những loại kết cấu thép ch yếu nhà công nghiệp, khung trần độ lớn c a nhà công cộng, cầu vượt, tháp, trụ, trần treo, khuôn c a sổ cửa Những sản phẩm thép dùng để chế tạo kết cấu thép xây dựng là: Thép lá, loại thép cán nóng (dày 4-160 mm, dài 6-12m, rộng 0,5-3,8m) chế tạo dạng cuộn, thép cán nóng cán nguội m ng (dày đến 4mm) dạng cuộn; thép cán nóng rộng gia cơng phẳng (dày 6-60mm) Thép hình thép góc, thép U, I, T, thép ng (hình 7- 6) với tổ hợp tạo tiết diện khác nhau, đảm bảo ổn định tính kinh tế c a kết cấu cao ng trịn liền cán nóng đư ng kính 25-550mm, thành dày 2,5-75mm, để làm cột phát sóng radio truyền hình 139 ng trịn hàn điện đư ng kính 8-1620mm, thành dày 1-16mm; tiết diện vng tiết diện chữ nhật với kích thước cạnh 60-180mm, thành dày 3-8mm ng dùng kết cấu nhẹ, khung tư ng gạch, khn cánh cửa sổ Hình 7-6: Các dạng ch yếu c a thép hình cán: a Thép tấm; b Thép góc; c Thép chữ U; d,đ,e Thép chữ I; g Thép chữ U I thành m ng; h Các loại ng Thép hình u n nguội chế tạo từ thép dày 1-8mm (hình 7-7) Lĩnh vực sử dụng ch yếu c a thép hình u n nguội kết cấu trần ngăn vừa nhẹ vừa kinh tế Hình 7-7: Các loại thép hình u n nguội từ thép chiều dày 1-8mm: a Thép góc; b Thép chữ U; c Thép hình có mặt cắt đa dạng Ngồi loại thép kể cịn có loại thép có cơng dụng khác để làm khung cửa sổ, cửa đi, cửa mái, đư ng ray cần trục, cáp sợi thép cư ng độ cao dùng cho trần cầu treo, cho giằng, trụ kết cấu trần, bể ch a ng suất trước 140 Từ loại sản phẩm sản xuất thép nêu ,ngư i ta sản xuất đoạn cột, dầm cầu, cần trục, dàn, vòm, v trụ kết cấu khác, sau chúng liên kết thành blơc nhà máy lắp ghép công trư ng Tùy thuộc vào công dụng điều kiện sử dụng kết cấu kim loại, m c độ quan trọng c a nhà cơng trình ngư i ta sử dụng loại thép khác để chịu nhiệt độ khác c a khơng khí ngồi tr i 7.4 Hợp kim nhơm Ngồi vật liệu thép, hợp kim nhôm vật liệu dùng rộng rãi xây dựng (cầu, nhà xư ng, nhà dân dụng) Nhơm ngun chất có độ bền thấp (0,15÷0,25 so với thép) nên không dùng xây dựng Hợp kim nhôm có ưu điểm cư ng độ cao, nhẹ khả ch ng lại tác dụng ăn mòn cao so với thép Hợp kim nhôm phổ biến đura silumin 7.4.1 Đura Đura hợp kim nhôm với đồng (< 4%), crôm (< 12%), magie (< 7%), mangan (< 1%) Sau gia công cho hóa già, tính chất học ch yếu c a đura sau: giới hạn chảy 1700 ÷ 2800 daN/cm2, độ bền kéo 1700 ÷ 4400 daN/cm2, độ giãn dài tương đ i ÷ 24%, độ c ng Brinen 40 ÷ 100 daN/mm2 7.4.2 Silumin Silumin hợp kim c a nhơm với silic (10÷14%) Chúng có chất lượng cao, độ bền kéo đến 2000 daN/cm2, độ c ng Brinen 50 ÷70 daN/mm2 7.4.3 Kết cấu nhơm ng dụng c a nhôm xây dựng mái đua c a tòa nhà “Life Building” Montrean (Canada) năm 1896 mái nhơm c a hai nhà văn hóa thành ph Rim năm 1897-1903 Hiện nước, nhôm sử dụng rộng rãi; trong lĩnh vực xây dựng dùng đến 27% tổng lượng nhôm yêu cầu Việc sản xuất kết cấu nhôm thực nhà máy chun mơn hóa, đảm bảo sản xuất sản phẩm có chất lượng cao Dạng panen tư ng ngồi trần khơng khung, trần treo, kết cấu dạng tháo lắp kết cấu dạng kết cấu có hiệu giảm chi phí vận chuyển chi phí sử dụng nh nhơm có tính ch ng ăn mịn cao, nhẹ so với kết cấu thép, bê tông gỗ Trong kết cấu chịu lực việc sử dụng nhôm khơng có hiệu khơng tạo kết cấu có độ lớn khơng sử dụng mơi trư ng có độ xâm thực cao Ngun nhân nhơm có mơđun đàn hồi thấp Để khắc phục nhược điểm này, ngư i ta buộc phải tăng kích thước tiết diện chi tiết tồn kết cấu để đảm bảo cho chúng có độ c ng độ ổn định cần thiết, không khai thác hết cư ng độ c a nhơm Ngồi nhơm cịn có độ m i độ bền nhiệt thấp so với thép 141 Những nhược điểm khắc phục cách tạo kết cấu không gian (kết cấu thanh, kết cấu treo), sử dụng chi tiết cong, dập, lượn sóng vừa để chịu lực Hình 7-8 7- giới thiệu dạng ch yếu c a nhơm hình dập, ép kết cấu dạng tấm, dạng panen khung dạng khác Hình 7-8: Nhơm hình u n từ nhôm cán: a Thanh đơn giản; b Thanh phức tạp; c Tấm lượn sóng; d,đ Nhơm hình nhiều đớng kín Lịng máng; 2,3 Lượn sóng; Gân Hình 7-9: Các dạng nhơm hình ép: a Đặc; b Hở; c Nửa hở; d Kín; đ Panen ép; e Liên kết khớp đơi nhơm hình; g Liên kết ch t cài Nga, Mĩ, Tây Đ c, Thụy Điển nhôm dạng cuộn sử dụng để lợp mái nhà cơng nghiệp (hình 7-10 ), tư ng nhơm có gia c kết cấu giữ nhiệt (hình - 11) Hình 7-11: Giữ nhiệt cho tường nhơm lượn sóng gĩư nhiệt Tấm lượn sóng; Tấm giữ nhiệt Hình 7-10: Liên kết nhôm với rui mè gỗ Rui mè gỗ; Lá nhôm; Thanh kẹp 142 Xét theo tiêu kinh tế-kỹ thuật tính đa năng, việc sử dụng kết cấu trần treo tháo lắp thích hợp so với trần treo thạch cao, amiăng xi măng, bơng khống s loại vật liệu khác Các loại đư ng ng nhơm dùng để dẫn dầu lửa, khí đ t sản phẩm c a công nghiệp thực phẩm cơng nghiệp hóa chất 143 ... t kim loại khác 2,5-10% - Thép hợp kim cao: tổng hàm lượng nguyên t kim loại khác > 10% Trong xây dựng thư ng dùng thép hợp kim thấp Thành phần nguyên t khác thép khoảng 1% Thép vật liệu kim loại. .. kết cấu kim loại, m c độ quan trọng c a nhà công trình ngư i ta sử dụng loại thép khác để chịu nhiệt độ khác c a khơng khí ngồi tr i 7.4 Hợp kim nhơm Ngồi vật liệu thép, hợp kim nhôm vật liệu dùng... nguyên t kim loại khác như: mangan, crôm, niken, nhôm, đồng Theo tổng hàm lượng nguyên t kim loại thêm vào chia : - Thép hợp kim thấp: tổng hàm lượng nguyên t kim loại khác ≤ 2,5% - Thép hợp kim