Kết cấu thép dùng làm giáo trình giảng dạy môn kết cấu công trình của trường đại học thuỷ lợi

TRƯỜNG DẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THÀNH HẢI TRƯƠNG QUỐC BÌNH VŨ HỒNG HƯNG TRƯỞNG DẠI HỌC THỦY LỢ I PGS TS VŨ THÀNH HẢI ThS TRƯƠNG QUỐC BÌNH - ThS v ũ HOÀNG HƯNG KET CAU T H E P TÁI BĂN CÓ BỔ SUNG SỬA CHỮA NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI - 2006 LỜI NÓIĐẦU Cuốn qiáo trình "Kết cấu thép" - Nhà xuất Nóng nghiệp -1983 PGS.TS V'z7 Thành ỉỉả i - Bộ mơn Kếỉ câu cơng trình - Trường Đại học Tlỉuỷ lợi biên soạn dã có dóníỊ góp to lớn công tác đào tạo nhiều th ế hệ kỹ sư fhuy lợi íronạ vài thập kỷ qua, Nhầm đáp ứng yêu cầu học tập sình viên chờ ban hành iìêit clỉiiưn Việt nam n‘Kết cấu thép cơng trình thuỷ lợ i”, Bộ mơn Kết câu cóng trình tiến hànlỉ íúi bản, sửa chữa bổ sung giáo (rỉnh Cuốn sách sử dụng làm giáo trình giảng dạy học "Kết cứu thép ” Bộ môn Kết cấu cơng trình Trường Đại học Tỉuiỷ lợi, ngồi có th ể dùng lùm tài ỉiệii tham khảo, nghiên cứií cho cân bộ, kỹ sư thuỷ lợi cán kỹ thuật lién quan Chúng hoan nghcnh ý kiến đóng góp độc giá xin gửi vé : Bộ môn kết cấu công trinh, Trường Đại học Thuỷ lợi, 175 phố Tây Sơn, Quận Đống Đa, Hà Nội Điện thoại : (04) 563 6456 E-mail : Binh.kcct @ wru.edu.vn Bộ mơn kết cấu cơng trình PGS.TS Trần Mạnh Tuân Tên đại lượng chù yêu hệ đơn vị thường dùng kỹ thuật Tên đại lượng Gia tốc Diện tích T hế nàng Lực Lực va chạm Đơn vị đo m /s3 m2 Hệ u s (M ỹ) Hệ SI (Q uốc tế) fưs2 0,3048 m /s2 in./s2 0,0254 m /s2 n2 0,0929 m in2 6,452 cm í J (Jun) ft.lb 1,356 Níuton, (1N = kg.m /s2) kip 4,448 kN N iuton.giây (N.s) J lb ,4 N oz 0,2780 N Ib.s 4,448 N.s (X ung lực) m C hiéu dài Khối lượng M ôm en lực M ôm en qn tính diện lích M ơm en qn tính khối iượng C õng suất Áp lưc, ứng suất Vện lố c T hể tích kg,g N iuton.m ét (IMm) m , cm kg.m ft 0,3048 m in 25,40 mm mi (mile) 1,609 km □z (ounce m ass) 28,35 g Ib (pound m ass) 0,4536 kg slug 14,59 kg ton 907,2 kg lb.ft 1,356 Nm Ib.in 0,1130 Nm in4 0,4162 106 m m lb.ft.s2 1,356 kg.m hp (horse pow er) 1,356 w 745,7 w w at (1W = J/s) Pascal, Pa (1Pa = 1N /m 2) lb/ft2 47,88 Pa {1 k P a - 1000 Pa) lb/in2 (psi) 6,895 kPa m / s , km/h ft/s 0,3048 m/s in./s 0254 m/s m 3, cm m i/h (m ph) ũ,4470 m/s mi/h (mph) 1,069 km /h ft3 in3 0,02832 m 16,39 cm s C hất lỏng lít (1L = 10'5 m 3) gal (galon) 3,785 L Công Jun (1J - N.m) ft.lb 1,356 J Chuomg C SỞ THIẾT KÊ KẾT CẤU THÉP 1.1 MỞ ĐẦU Các kết cấu thép thường gặp cơng Irình thuỷ lợi cửa van, Lưới chắn rác, thiết bị đóng mở cửa van, ống dãn nước vào nhà máy thuỷ điện, khung nhà máy, tháp điều áp, cầu máng dẫn nước dùng Irong thi công V V Kết cấu thép sử dụng rộng rãi ngành kinh tế khác, có ưu diổm sau đây: Kết cấu vững Kết cấu tương đối nhẹ Dẽ gia công dễ dựng lắp Kết cấu thcp có số nhược điểm sau: Dẻ han gỉ, dó chi phí quản lí tốn kém; Thép loại vật liệu hiếm, đắt Vì thép cần sử dụng tiết kiệm dược dùng khơng có diều kiện dùng vật liệu khác rẻ Dưới số hướng tiết kiệm vật liệu thép xày dựng cơng trình thuỷ lợi: Sử dụng kết cấu có ứng suất trước; ứng dụng lí thuyếl tính tốn phương pháp tính tốn lợi dụng tính dẻo cua vật liệu; dùng phương pháp tính tốn vỏ mỏng khơng gian thay cho phương pháp lính tốn theo hệ phẳng Ihường dùng Sử dụng thép có cường độ cao để giảm trọng lượng thân Nghiôn cứu sử dụng loại vật liệu khác thay thép 1.2 VẬT LIỆU DÙNG ĐỂ c h ế t o k ế t c ấ u t h é p 1.2.1 Thép xây dựng Thép xây dựng thường dược phân loại theo: - Thành phần hố học tính chất học; - Theo phương pháp sản xuất Ỉ Ì Ị Theo thành phẩn hố học tính chất học, thép chia thành hai nhóm: thép cacbon thép hợp kim thấp Thép cacbon thành phần hoá học chủ yếu cacbon, hàm lượng cacbon thường vào khoảng từ 0,1 đến 0,22% (tính theo trọng lượng) Tính chất học cua thép phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng cacbon, hàm lượng cacbon nhiều cường độ cua thép cao, thép trờ nên giịn khó hàn Ngồi sắt cacbon, thép cịn chứa số thành phần phụ mangan, silic số tạp chất Mangan làm tăng cường độ, lại làm giảm tính dẻo thép SiLic làm tăng cường độ, lại làm cho thép khó hàn Đỏi với thép cacbon chất lượng thông thường, hàm lượng mangan 0,7%, cùn silic 0,35% Thép hợp kim í hấp: tnangan thành phần hợp kim, hàm lượng tới 2% Các lhành phần hợp kim khác thép hợp kim thấp crôm, niken, đồng Các tạp chất chứa thép photpho, suníìia, nitơ, ơxi Photpho làm cho lhép giòn nhiệt độ thấp (giòn lạnh) làm giảm tính dẻo đốl nóng Suníua làm cho thép giịn nhiệt độ cao (giịn nóng) Hàm lượng photpho suníua thép cacbon chất lưựng thơng thường khơng vượt q 0,055%, cịn thép hợp kim thấp không vượt 0,04% ỉ 2.1.2 Theo phi(ơn