Giáo trình kết cấu thép - Chương 1

Giáo trình kết cấu thép - Chương 1

Chổồng 1: NHặẻNG TấNH CHT C BAN CUA THEẽP XY DỈÛNG ξ1.Thẹp xáy dỉûng: Tỉì qûng (Fe2O3, Fe3O4) luûn l dỉåïi tạc dủng to âỉåüc gang (%C > 1,7%), tiãúp tủc luûn v khỉí båït C gang s âỉåüc thẹp (%C < 1,7%) Càn cỉï vo hm lỉåüng C% âãø phán biãût gang v thẹp Váût liãûu ch úu lm kãút cáúu thẹp l thẹp than (thẹp C) v thẹp håüp kim tháúp, ngoi âäi cn dng gang âục lm gäúi tỉûa hồûc håüp kim nhäm (rỏỳt haỷn chóỳ vỗ giaù thaỡnh cao) 1.1.Phỏn loaỷi thẹp xáy dỉûng 1.Theo thnh pháưn họa hc: Dỉûa vo hm lỉåüng C% thẹp v cạc thnh pháưn khạc: - Theïp C : ( %C< 1,7% ) chia lm loải: * Thẹp C tháúp ( %C < 0,22%): Do, mãưm v dãù hn Thẹp xáy dỉûng l thẹp C tháúp * Thẹp C vỉìa (0,22 < %C < 0,6 %): Cỉåìng âäü cao hån nhỉng dn * Theïp C cao ( 0,6% < %C< 1,7% ) - Thẹp håüp kim: Cọ thãm cạc thnh pháưn kim loải khạc: Cr,Ni,Mn âãø ci thiãûn cháút thẹp Thẹp håüp kim tháúp cọ hm lỉåüng cạc kim loải < 2,5% 2.Theo phỉång phạp luûn: Cọ loải - Thẹp l quay (L Bessmer, Thomas): Dung têch låïn 50-60 táún/m; thåìi gian luûn nhanh 10-20 phụt/l Khọ khäúng chãú v âiãưu chènh thnh pháưn, khäng loải hãút tảp cháút cọ hải, cáúu trục khäng thưn nháút nãn cháút lỉåüng tháúp , khäng dng lm kãút cáúu chëu ti trng nàûng , ti trng âäüng - Thẹp l bàịng (L Martin): Dung têch nh hån 30÷35 táún/m,thåìi gian luûn láu 8÷12h/l Cọ thãø khäúng chãú v âiãøu chènh thnh pháưn, â thåìi gian khỉí hãút tảp cháút, cáúu trục thưn nháút nãn cháút lỉåüng cao, dng lm kãút cáúu chëu lỉûc.Tuy nhiãn, nàng sút tháúp, giạ thnh cao Khàõc phủc:Luûn bàịng l thäøi äxy cháút lỉåüng tỉång âỉång l bàịng, giạ thaình tháúp hån nàng suáút cao, thåìi gian luyãûn nhanh hån (40÷50 phụt/m) 3.Theo phỉång phạp khỉí äxy: Cọ loải - Thẹp ténh: Thẹp lng l âỉåüc khỉí äxy v tảp cháút, trạnh âỉåüc bt khê thẹp nãn cáúu trục thưn nháút, cháút lỉåüng cao nãn âỉåüc dng lm kãút cáúu chëu ti trng nàûng, ti trng âäüng - Thẹp säi: Thẹp lng l âäø vo khn, bt khê O2 , CO2 chỉa hãút â ngüi, tảo nhỉỵng chäù khuút táût, dãù sinh ỉïng sút táûp trung chëu lỉûc v bë lo họa, dáùn âãún phạ hoải dn, khäng nãn dng lm kãút cáúu chëu lỉûc chênh - Thẹp nỉía ténh: Cháút lỉåüng v giạ thnh trung gian giỉỵa loải trãn 1.2.Cáúu trục v thnh pháưn họa hc cuớa theùp: 1.Cỏỳu truùc tinh thóứ: Cỏỳu truùc theùp (hỗnh 1.1) tảo båíi: - Ferit: Fe ngun cháút, chiãúm 99% thãø têch , v mãưm - Ximentic: Håüp cháút Fe3C, cỉïng v dn thnh pháưn C - Mng peclit: Häøn håüp Fe v Fe3C, l mng ân häưi, bao quanh ferit Mng cng dy, thẹp cng cỉïng v keùm deớo Hỗnh 1.1: Cỏỳu truùc tinh thóứ 2.Thaỡnh phỏửn hoïa hoüc: - Fe chiãúm 99 % - C: Coï hm lỉåüng nh hån 1,7% Lỉåüng C cng cao, thẹp cọ cỉåìng âäü låïn nhỉng dn nãn khọ hn v khọ gia cäng u cáưu thẹp xáy dỉûng cọ: %C < 0,22% - Cạc thnh pháưn cọ låüi: * Mn: 0,4 ÷ 0,65 % Tàng cỉåìng âäü,âäü dai, nhỉng lm thẹp dn %Mn < 1,5% * Si:0,12 ÷ 0,35% Tàng cỉåìng âäü nhỉng gim chäúng gè, khọ hn %Si < 0,3% - Cạc thnh pháưn cọ hải: * P: Gim v âäü dai va chảm, thẹp dn åí nhiãût âäü tháúp * S: Lm thẹp dn åí nhiãût âäü cao, dãù nỉït rn v hn * O2 ,N2: Lm thẹp dn, cáúu trục khäng thưn nháút %O2< 0,05 %; %N2< 0,0015% Ngoi thẹp håüp kim cn cọ thãm mäüt säú thnh pháưn Ni, Cr,Cu âãø ci thiãûn cháút thẹp 1.3.Säú hiãûu ca thẹp xáy dỉûng: 1.Thẹp C: Theo k hiãûu Liãn Xä (cuợ) tổỡ CTOữ CT7 Chố sọỳ caỡng cao haỡm lổồỹng C cng låïn, thẹp cọ cỉåìng âäü cao nhỉng kẹm khọ hn v gia cäng * CTo: Do, dng lm kãút cáúu khäng chëu lỉûc: Buläng thỉåìng, âinh tạn, chi tiãút * CT1 ,CT2: Mãưm , cỉåìng âäü tháúp, dng kãút cáúu v * CT3: Phäø biãún nháút xáy dỉûng, thỉåìng l thẹp l bàịng-säi hồûc thẹp nỉía ténh Kãút cáúu chëu ti trng nàûng, âäüng dng thẹp l bàịng-ténh * CT4: Cỉåìng âäü cao, dng cäng nghiãûp âọng tu * CT5: Khọ gia cäng chãú tảo, khọ hn chè dng cho kãút cáúu âinh tạn * CT6, CT7: Qụa cỉïng, dn khäng dng âỉåüc xáy dỉûng, chè dng lm mạy cäng củ 2.Thẹp håüp kim tháúp: Ngy cng phäø biãún xáy dỉûng nhåì cỉåìng âäü cao, bãưn v chäúng gè täút Theo k hiãûu LiãnXä (c), cạc chè säú chè thnh pháưn họa hc v hm lỉåüng C Vê dủ: 15XCHΓΠ: 0,15% C, C: Silic, H:Ni , Π: Cu ξ2.Sæû lm viãûc ca thẹp chëu kẹo: Sỉû lm viãûc chëu kẹo l dảng chëu lỉûc cå bn ca thẹp, qua âọ cọ thãø tháúy âỉåüc cạc âàûc trỉng cå hc ch úu ca thẹp : ỉïng sút giåïi hản, biãún dảng giåïi hản, mäduyn ân häưi 2.1.Biãøu âäư ỉïng sút - biãún dảng: - Kẹo mäüt náøu thẹp mãưm CT3 tiãu chøn bàịng ti trng ténh tàng dáưn V biãøu âäư quan hãû ỉïng sút (σ) - biãún daỷng tổồng õọỳi (), hỗnh 1.2: Truỷc tung Oy bióứu thë ỉïng sút σ = N/ F (KN/cm2) Trủc honh Ox biãøu thë biãún dảng tỉång âäúi ε = ∆l /l % ( F,l: Tiãút diãûn v chiãưu di ban âáưu ca máùu thẹp ) - Biãøu âäư gäưm giai õoaỷn: Hỗnh 1.2: Bióứu õọử keùo cuớa theùp carbon tháúp 1.Giai âoản ( Giai âoản ân häưi ) * Âoản OA: Âoản thàóng Quan hãû σ - ε tuyãún Váût liãûu laìm viãûc theo âënh lût Hooke: σ = E.ε ( E: Mäduyn ân häưi, thẹp CT3 cọ E=2,1.106 Kg/cm2 ) Âãún A, thäi tạc dủng, váût liãûu khäi phủc lải trảng thại ban âáưu Giai âoản ny gi l: Giai âoản t lãû ỈÏng suáút tyí lãû σtl = σA= 2000 Kg/cm2 εA = ε tl= 0,2 % * Âoaûn AA’: Håi cong Khäng cn giai âoản t lãû nhỉng thẹp váùn lm viãûc ân häưi, biãún dảng s máút âi khäng cn ti trng 2.Giai âoản ( Giai âoản ân häưi - do) * Âoản A’B: Âoản cong.Váût liãûu lm viãûc ân häưi - E ≠ const v gim dáưn = σc = 2400 Kg/cm2 âãún Âãún B thäi tạc dủng, biãøu âäư s qua A tråí vãư B Hỗnh 1.3: Bióứu õọử keù.o cuớa theùp carbon cao 3.Giai âoản ( Giai âoản chy do) * Âoản BC: Háưu nàịm ngang Biãún dảng tàng nhỉng ỉïng sút khäng tàng Âãún C, thäi tạc dủng, váût liãûu tråí vãư theo âỉåìng gim ti C0’ // A0 Thẹp cọ biãún dảng dỉ 00’ σC= σB= σc = 2400 Kg/cm ε = 0,2 %÷ 2,5% 4.Giai âoản ( Giai âoản tỉû gia cỉåìng, cng cäú) * Âoản CD: Âoản cong thoi Thẹp khäng chy nỉỵa m lải cọ v chëu âỉåüc lỉûc Thẹp tỉû gia cỉåìng Sau âọ, biãún dảng tàng nhanh, tiãút diãûn máùu thẹp bë thu hẻp v bë kẹo âỉït åí σD= σb= 3800÷4000 Kg/cm2 εD= ε b= 20 ÷25 % Gii thêch: Dỉûa vo cáúu trục hảt ca thẹp v cáúu trục tinh thãø ca cạc hảt ferit Mảng ngun tỉí ca cạc tinh thãø hảt ferit cọ nhỉỵng khuút táût (biãún vë) lm cho cạc pháưn tinh thãø ferit chëu læûc dãù bë træåüt tæång âäúi våïi Trong giai âoản t lãû, biãún dảng ca thẹp l biãún dảng häưi phủc âỉåüc ca cạc mảng ngun tỉí Sau âọ, mäüt säú hảt feri tcọ biãún vë xút hiãûn trỉåüt lm biãún dảng tàng nhanh hån ỉïng sút (giai âoản ân häưi do) Khi ỉïng sút tiãúp tủc tàng, sỉû trỉåüt cạc hảt riãng l phạt triãøn thnh âỉåìng trỉåüt lm thẹp biãún dảng låïn våïi ỉïng sút khäng âäøi (giai âoản chy do) Sau âọ, mng peclit cỉïng hån so våïi ferit ngun cháút ngàn cn biãún dảng ca cạc tinh thãø ỈÏng sút âọ tiãúp tủc tàng (giai âoản tỉû gia cỉåìng) Khi ỉïng sút táûp trung chäù tiãút diãûn thu hẻp vỉåüt quạ lỉûc tỉång tạc ngun tỉí, thẹp måïi bë âỉït Nháûn xẹt: - Vãư quan niãûm : Khi ỉïng sút thẹp vỉåüt quạ giåïi hản chy, thẹp coi khọng coỡn khaớ nng laỡm vióỷc bỗnh thổồỡng bióỳn dảng quạ låïn Láúy giåïi hản chy σc lm giåïi hản khäng âỉåüc phẹp vỉåüt qua Màût khạc, σ < σc , biãún dảng kãút cáúu nh nãn ph håüp våïi cạc gi thiãút ca sỉïc bãưn váût liãûu Giai âoản 1: Giai âoản ân häưi : Dng l thuút ân häưi E= const σ < σtl Giai âoản 2: Giai âoản ân häưi-do σtl < σ < σc: Dng l thuút ân häưi - E ≠ const : Dng l thuút E= σ = σc - Hiãûn tỉåüng “thãưm chy”: Chè xy åí thẹp cọ hm lỉåüng C% = 0,1÷0,3% Nãúu khäng, sau giai âoản ân häưi, âỉåìng cong chuøn sang giai âoản tỉû gia cỉåìng 10 Âäúi våïi thẹp ny, quy ỉåïc láúy giåïi hản chy tỉång ỉïng våïi biãún dảng ε = 0,2 % Biãøu âäư váût liãûu dn cọ daỷng nhổ hỗnh 1.3 2.2.Tờnh toaùn cỏỳu kióỷn chởu keùo: Tênh theo âiãöu kiãûn bãön * Cáúu kiãûn khäng cho phẹp biãún dảng do: σ= N ≤ γ R Fth (1.1) Fth : Diãûn têch tiãút diãûn thu heûp γ : Hãû säú âiãưu kiãûn lm viãûc * Cáúu kiãûn cho phẹp biãún dảng do: σ= N ≤ γ Rb / γb Fth (1.2 ) Våïi: γb = 1,3 2.3.Caïc âàûc trỉng cå hc ch úu ca thẹp Biãøu âäư kẹo cho tháúy cạc âàûc trỉng cå hc ch úu ca thẹp quy âënh quy phảm ty mạc thẹp, âọ l: - Môun ân häưi E: Âäü däúc ca âoản thàóng OA E= σ /ε = tg α (α: Gọc nghiãng ca biãøu âäư ân häưi - Thẹp CT3 E= 106 Kg/cm2) Giai âoản t lãû E= const, giai âoản chy E=0, giai âoản tỉû gia cỉåìng, E ráút nh v E ≈ - Giåïi hản t lãû σtl : Giạ trë ỉïng sút giåïi hản váût liãûu lm viãûc theo âënh lût Hooke -Giåïi hản chaớy c: Quan troỹng nhỏỳt vỗ õoù laỡ ổùng suỏỳt låïn nháút cọ thãø cọ váût liãûu m khäng âỉåüc phẹp vüt qua Khi ỉïng sút kãút cáúu âảt σc (Thẹp CT3, σc = 2400 Kg/cm2 ), coi kãút cáúu âảt trảng thại giåïi hản vãư cỉåìng âäü l càn cỉï xạc âënh cỉåìng âäü toạn ca thẹp - Giåïi hản bãưn σb: Cỉåìng âäü tỉïc thåìi ca thẹp bë kẹo âỉït, Âäúi vọi thẹp CT3, σb > σc âọ xạc âënh vng an ton dỉû trỉỵ giỉỵa hai trảng thại lm viãûc v phạ hoải Âäúi våïi thẹp khäng cọ thãưm chy, σb l trë säú giåïi hản ỉïng sút lm viãûc (kãø thãm hãû säú an ton) Âäúi våïi thẹp cọ thãưm chy nhỉng cho phẹp biãún dảng cọ thãø láúy ỉïng sút giåïi hản theo σb (kãø thãm hãû säú an ton) - Biãún dảng âỉït: Âàûc trỉng cho âäü v âäü dai ca thẹp Thẹp CT3 cọ εb=20÷25% >> εc= 0,2% chỉïng t thẹp khäng bao giåì bë kẹo âỉït cn åí trảng thại Thẹp chè bë phạ hoải â chuøn sang dn Gii thêch: Nãúu êt C, mng peclit khäng â âãø ngàn cạc hảt ferit trỉåüt Ngỉåüc lải, mng peclit dy ln ln ngàn cn khäng cho cạc hảt ferit trỉåüt nãn biãøu âäư s háưu khäng cọ thãưm chy 11 ξ3.Sỉû lm viãûc ca thẹp chëu nẹn: Thẹp chëu nẹn bë phạ hoải dỉåïi dảng: Máút kh nàng chëu lỉûc hồûc máút äøn âënh - Âäúi våïi máùu ngàõn: (Chiãöu cao máùu l khäng låïn hån âãún láưn so våïi bãư räüng) Sỉû lm viãûc chëu nẹn khäng khạc máúy so våïi chëu kẹo, cng cọ cạc giai âoản ân häưi, chy v tỉû gia cỉåìng, tỉïc l cọ cng cạc âàûc trỉng cå hc : Giåïi hản t lãû σtl , giåïi hản chy σc ,εc ,mädun ân häưi E Tuy nhiãn, giai âoản tỉû gia cỉåìng khäng xạc âënh âỉåüc giồùi haỷn bóửn b vỗ theùp khọng bở keùo õổùt maỡ bở phỗnh vaỡ tióỳp tuỷc chởu õổồỹc taới trng låïn Thẹp bë phạ hoải l biãún dảng låïn - Âäúi våïi máùu di: Thỉåìng thẹp máút kh nàng chëu lỉûc ch úu l máút äøn âënh 3.1.Hiãûn tỉåüng máút äøn âënh: Xẹt thàóng chëu tạc dủng lỉûc nẹn âụng tám P - Khi P cn nh, dỉåïi tạc dủng ca lỉûc ngáùu nhiãn H, lãûch vë trê ban âáưu (lỉûc P váùn âụng tám), thäi tạc dủng H, tråí vãư trảng thại ban âáưu åí trảng thại cán bàịng äøn âënh - Khi P âảt giạ trë giåïi hản Pth , dỉåïi tạc dủng ca H ngáùu nhiãn d nh thäi tạc dủng, khäng thãø tråí vãư trảng thại ban õỏửu Thanh õaợ bở mỏỳt ọứn õởnh Hỗnh 1.4: Hiãûn tỉåüng máút äøn âënh 3.2.Tênh toạn äøn âënh chëu nẹn: - Hiãûn tỉåüng: Khi lỉûc nẹn P = Pth , khäng cn thàóng m bë ún cong màût phàóng cọ âäü cỉïng nh nháút Sau âọ duì tàng P lãn ráút êt váùn bë cong nhanh v máút kh nàng chëu lỉûc Âäúi våïi chëu nẹn, toạn äøn âënh l xạc âënh Pth, tổỡ õoù tỗm th -ióửu kióỷn ọứn âënh: σ < σtl 1.Cäng thỉïc Euler: Xạc âënh Pth cho ân häưi chëu nẹn âáưu liãn kãút khåïp laì : π EJ Pth= (1.3) l0 E: Mädun ân häưi ca váût liãûu Jmin: Mämen quạn tinh nh nháút ca tiãút diãûn lo : Chiãưu di tọan ca lo= µ l (1.4 ) 12 : Hóỷ sọỳ phuỷ thuọỹc hỗnh thổùc lión kóỳt õỏửu Hỗnh 1.5: Hóỷ sọỳ theo dảng liãn kãút âáưu nẹn σth = ỈÏng sút tåïi hản: Cọ: rmin = λ = J Fng l0 rmin Pth π EJ = Fng l Fng (1.5) :Baïn kênh quaïn tiãút diãûn (1.6) : Âäü maính cuía cáúu kiãûn π 2E (1.7) λ2 -Nháûn xẹt: * σth phủ thüc âäü mnh λ v E (âàûc trỉng cå hc váût liãûu) m khäng phủ thüc lỉûc tạc dủng * Thanh cọ rmin cng låïn, σth cng låïn tỉïc kh nàng chëu lỉûc ca cng cao Cng diãûn têch thẹp, tiãút diãûn cọ bạn kênh quạn r låïn nháút l hỗnh thổùc tióỳt dióỷn hồỹp lyù nhỏỳt Chổùng minh cọng thỉïc Euler: B qua trng lỉåüng bn thán thanh, mämen tiãút diãûn x máút äøn âënh: Mx= Pth.y Gi thiãút máút äøn âënh thẹp cn lm viãûc õaỡn họửi (E= const) phổồng trỗnh vi phỏn gỏửn õuùng ca âỉåìng ân häưi chëu nẹn l: P y ( x) P y ( x) MX = - th hay y’’(x)+ th =0 y’’(x)= E.J E.J E.J Pth Âàût α2 = E.J → σth = y’’(x)+ α2.y (x) = Nghiãûm täøng quaït phổồng trỗnh: y(x) = Asinx +Bcosx ióửu kióỷn bión: x=0, y=0 B=0; x=l, y=0 Asin =0 A0 (Vỗ nóỳu A=0 thỗ luọn coù y(x)=0 traùi giaới thióỳt ban õỏửu â máút äøn âënh (y(x)≠ 0) sinαl = n π E.J α= n.π/ l So saïnh cäng thæïc α2 Pth= l2 π E.J Khi máút äøn âënh, chè cáưn Pth âảt trë säú nh nháút n=1 Pth= l2 2.Cäng thỉïc Euler måí räüng: 13 - Cäng thỉïc (1.3) (1.7) chè âụng lm viãûc miãưn ân häưi σth< σtl : E= const E π 2E < σtl = 2000 Kg/cm2 λ≥π =105 Âäúi våïi theïp CT3 : σth = σ tl λ Khi coï λ < 105: trỉåïc máút äøn âënh â cọ mäüt pháưn váût liãûu chuøn sang lm viãûc åí giai âoản E= dσ/dε Cäng thỉïc Euler måí räüng: π Eq σth = (1.8 ) λ EJ + EJ (1.9 ) J Eq : Mäâun ân häưi quy ỉåïc E, Ed: Mädun ân häưi v mäâun biãún dảng J1, J2: Mämen quạn ca pháưn tiãút diãûn lm viãûc ân häưi v pháưn tiãút diãûn biãún dảng J: Mämen quạn ca c tiãút diãûn Chỉïng minh Eq: Mämen M = ∫ σ y1 dF + ∫ σ y dF Våïi: Eq = F1 σ1 = Våïi E y1 ; P F2 σ2 = Ed y ; P E E y dF + ∫ d y 2 dF P P F1 F2 M=∫ E; Ed : gi sỉí l hàịng säú E.J E d J E q J EJ + EJ + = hay Eq = M= P P J P - Thæûc tãú nẹn dc trủc ln chëu cạc tạc nhán gáy uäún (âäü lãûch tám ngáùu nhiãn, âäü cong ban âáöu ) âọ khäng cọ nẹn dc trủc hon ton m phi kãø âãún âäü lãûch tám nh, âàûc trỉng båíi hãû säú uäún doüc: ϕ = σ th (1.10) σc Nãúu láúy cỉåìng âäü toạn ca thẹp R= σc σth= ϕ.R π 2E Màût khaïc: σth= λ π 2E ϕ = (1.11) R λ Nãn ϕ phủ thüc mạc thẹp v âäü mnh cáúu kiãûn (λ): ϕ = f (λ) Tra phủ lủc I.2 3.Tênh toạn chëu nẹn: Phi c âiãưu kiãûn: 14 - Âiãöu kiãûn bãön: σ= N ≤R Fth Fth :Diãûn têch tiãút diãûn thu hẻp N ≤ ϕ.R - Âiãưu kiãûn äøn âënh: σ = Fng (1.12) (1.13) Fng: Diãûn têch tiãút diãûn nguyãn Giaíi thêch: Såí dé äøn õởnh õổồỹc lỏỳy Fng , boớ qua giaớm yóỳu vỗ sỉû gim úu củc bäü trãn màût càõt ngang chè nh hỉåíng âãún âäü bãưn m khäng nh hỉåíng nhiãưu âãún âäü äøn âënh ξ4.Sỉû lm viãûc ca thẹp chëu uọỳn: 4.1.Sổỷ laỡm vióỷc cuớa cỏỳu kióỷn chởu uọỳn: Hỗnh 1.6: Sỉû lm viãûc ca cáúu kiãûn chëu ún Trong giai âoản ân häưi: - Khi P nh, biãøu âäư ỉïng sút dảng tam giạc Cạc thnh pháưn näüi lỉûc M sinh ỉïng sút phạp σ v Q sinh ỉïng sút tiãúp τ - Âiãưu kiãûn bãưn ca dáưm chëu ún giai âoản ân häưi : M ≤ γ R (1.14) σ= Wth Q.S τ= ≤ γ Rc (1.15) J b M, Q: Mämen vaì lỉûc càõt ti trng tọan Wth : Mämen khạng ún ca tiãút diãûn gim úu S : Mämen ténh ca pháưn tiãút diãûn ngun trỉåüt âäúi våïi trủc trung b : Bãư räüng cáúu kiãûn - Khi P låïn, mämen tàng, æïng suáút σ tàng theo, cạc thåï biãn âảt giåïi hản chy σ = σc, giai âon ân häưi kãút thục (I) (1.16) Mghâh = σc Wth Trong giai âoản cọ biãún dảng do: -Tiãúp tủc tàng P, cháút “thãưm chy” nãn d biãún dảng tàng, ỉïng sút cạc thåï biãn váùn khäng tàng, chè cọ ỉïng sút cạc thåï bãn tiãúp tủc tàng v âảt giåïi hản chy, vng lan dáưn vo cạc thåï Khi ton bäü tiãút diãûn âảt giåïi hản chy σ = σc , biãøu õọử ổùng suỏỳt coù daỷng hỗnh chổợ nhỏỷt (II) Taỷi tiãút diãûn âàût lỉûc P xút hiãûn “khåïp 15 do” lm hai pháưn dáưm cọ thãø xoay âỉåüc ÅÍ trảng thại ny, ton bäü tiãút diãûn dáưm lm viãûc giåïi hản Mämen âảt giạ trë giåïi hản v khäng tàng âỉåüc nỉỵa, dáưm bë phạ hoải (1.17) Mghâ = σc ∫ y.dF = σc Wd F - Âiãưu kiãûn bãưn ca dáưm chëu ún cọ xẹt âãún biãún dảng l : M σ= ≤ γ R (1.18) Wd Wd = St + Sd : Mämen khạng ún St , Sd: Mämen ténh ca pháưn trãn, dỉåïi âäúi våïi trủc trung ca tiãút diãûn * Tióỳt dióỷn hỗnh chổợ nhỏỷt: d M gh c Wd b.h / = = = 1,5 Wd = 1,5 W dh σ c W b.h / M gh * Tiãút diãûn chỉỵ I, [ : Wd = (1,12 ÷ 1,13) W Kh nàng chëu uọỳn hỗnh thaỡnh khồùp deớo lồùn hồn laỡm viãûc ân häưi - Âiãưu kiãûn cho phẹp kãø âãún biãún dảng do: * Dáưm phi âm bo âiãưu kiãûn äøn âënh täøng thãø * Ti trng tạc dủng l ti trng ténh * Tải vë trê Mmax (xút hiãûn khåïp do) cọ ỉïng sút tiãúp τ ≤ 0,3.R Nãn sỉí dủng viãûc khåïp åí dáưm liãn tủc - Nãúu trãn tiãút diãûn dáưm cọ c ỉïng sút phạp σ v ỉïng sút tiãúp τ âäưng thåìi tạc duỷng thỗ tióỳt dióỷn seợ nhanh choùng õaỷt giồùi haỷn chaíy khi: σtâ = σ + 3τ = c Bióứu õọử ổùng suỏỳt coù daỷng hỗnh cong Sổỷ chy khäng chè bàõt âáưu tỉì cạc thåï biãn σ = σc m cọ thãø bàõt âáưu tỉì cạc thåï bãn τ = σc (æïng suáút chy trỉåüt thưn tụy) Quy phảm cho phẹp gáưn âụng cáúu kiãûn chëu ún âäưng thåìi våïi chëu càõt cọ kãø âãún biãún dảng theo cäng thỉïc: : σtâ = σ + 3τ ≤ 1,15 γ R (1.19) Âäúi våïi tiãút diãûn chỉỵ I, hiãûn tỉåüng chy cọ thãø xy trỉåïc tiãn åí chäù nọỳi giổợa baớn buỷng vaỡ baớn caùnh vỗ coù v τ låïn nãn kiãøm tra theo (1.19) 4.2.Tênh toạn cáúu kiãûn chëu uäún: M ≤ γ R Wth Q.S ≤ γ RC τ= J δ - Tênh theo âiãöu kiãûn biãún dảng: f ≤[f] - Tênh theo âiãưu kiãûn cỉåìng âäü: σ = (1.14) (1.15) (1.20) 16 f: Biãún dảng ti trng tiãu chøn gáy cáúu kiãûn [f]: Biãún dảng giåïi hản Tra phủ lủc I.3 ξ5.Phạ hoải dn: Sỉû phạ hoải ca thẹp lm viãûc cọ loải: - Phạ hoải do: Phạ hoải biãún dảng låïn, xy sỉû trỉåüt ca cạc phán tỉí lỉûc tạc dủng låïn hån lỉûc chäúng trỉåüt giỉỵa chụng - Phạ hoải dn: Phạ hoải biãún dảng cn nh, âäüt ngäüt v km theo vãút nỉït cạc phán tỉí tạch råìi lỉûc tỉång tạc giỉỵa chụng máút âi Nguy hiãøm hån nhiãưu so våïi phạ hoải dn - Thẹp ln cọ lỉûc chäúng trỉåüt nh hån lỉûc kẹo âỉït nãn bỗnh thổồỡng theùp chố coù thóứ bở phaù hoaỷi deớo (máút kh nàng chëu lỉûc biãún dảng quạ låïn) Trong nhỉỵng âiãưu kiãûn âàûc biãût (thẹp bë lo họa,biãún cỉïng, chëu ỉïng sút củc bäü, chëu ti trng làûp ) thẹp måïi bë phạ hoải dn (âỉït gy, sủp âäø ) ráút nguy hiãøm: 5.1.Hiãûn tỉåüng cỉïng ngüi: -Kẹo mäüt máùu thẹp âãún giai âoản do, b ti, thẹp cọ biãún dảng dỉ εb Gia ti láưn thỉï hai, thẹp láûp lải theo âỉåìng gim ti láưn thỉï nháút, thãưm chy ca thẹp âọ gim âi Nãúu láưn õỏửu keùo theùp õóỳn quaù bióỳn daỷng deớo thỗ nhổợng láưn chëu ti sau, thẹp lm viãûc háưu giai âoản ân häưi, giåïi hản ân häưi tàng, nhỉng biãún dảng phạ hoải gim âi ráút nhiãưu - Váûy sau thẹp bë biãún dảng åí o t thổồỡng, chởu lổỷc trồớ laỷi trồớ nón cổùng Hỗnh 1.7: Hiãûn tỉåüng cỉïng ngüi ca thẹp hån, giåïi hản ân häưi cao hån nhỉng biãún dảng phạ hoải lải tháúp hån, thẹp â chuøn sang dn Hiãûn tỉåüng tàng giåïi hản ân häưi bë biãún dảng trỉåïc gi l hiãûn tỉåüng “cỉïng ngüi” Nọ lm tàng cỉåìng âäü ca thẹp nhỉng lm thẹp dn khäng cọ låüi cho kãút cáúu thẹp Vê dủ: ún ngüi cáúu kiãûn, càõt mạy, âäüt läù Cáưn chụ hản chãú cạc ngun nhán gáy cỉïng ngüi thẹp chãú tảo Gii thêch: Sau thẹp lm viãûc åí ngoi giåïi hản ân häưi, khäng chëu lỉûc nỉỵa s cọ biãún dảng dỉ lm gim biãún dảng thẹp chëu lỉûc lải v thẹp tråí nãn dn Tuy nhiãn, cọ trỉåìng håüp gim biãún dảng lục phạ hoải khäng quan trng làõm, cọ thãø låüi dủng hiãûn tỉåüng ny âãø tàng cỉåìng âäü thẹp : Kẹo ngüi thẹp âãø lm cäút thẹp cho cáúu kiãûn BTCT 17 5.2.Hiãûn tỉåüng gi thẹp: - Láúy hai máùu thẹp sn xút cng mäüt m, máùu thỉï nháút kẹo (I), máùu thỉï hai âãø vi chủc nàm sau måïi kẹo (II), thỗ mỏựu thổù hai seợ coù giồùi haỷn chaớy (cỉåìng âäü) cao hån nhỉng âäü tháúp hån máùu thỉï nháút Máùu thỉï hai â chuøn sang dn Hiãûn tỉåüng cỉåìng âäü thẹp tàng lãn theo thåìi gian nhỉng âäü biãún dảng v dai gim âi gi l hiãûn tỉåüng “gi thẹp “ Gii thêch: Khi sn xút hảt ferit cn láùn tảp cháút, qua thåìi gian, tảp chỏỳt Hỗnh 1.8: Hióỷn giaỡ cuớa theùp taùch khoới haỷt ferit v lm âáưy mng peclit khiãún cho thẹp cọ cỉåìng âäü tàng nhỉng biãún dảng lải gim âi Khi toạn khäng âüc kãø âãún sỉû tàng cỉåìng âäü giaỡ theùp vỗ bón caỷnh taùc duỷng tng cổồỡng âäü, cn lm thẹp dn 5.3.Hiãûn tỉåüng chëu ỉïng sút phán bäú khäng âãưu - Khi thẹp chëu ti, nãúu tiãút diãûn khäng cọ khuút táût ỉïng sút tiãút diãûn s phán bäú âãưu Nãúu thẹp cọ khuút tỏỷt (bở khoùet lọự,cừt raợnh ) thỗ ổùng suỏỳt trón tiãút diãûn phán bäú khäng âãưu, xung quanh mẹp chäù khuút s cọ ỉïng sút táûp trung Tải âọ, âỉåìng lỉûc (qu âảo ỉïng sút chênh) táûp trung (thãø hiãûn ỉïng sút tàng ) v ún cong (chỉïng t ỉïng suỏỳt theo hai phổồng , ) Hỗnh 1.9: Sỉû táûp trung ỉïng sút läù khọet, ràơnh càõt - Mæïc âäü táûp trung æïng suáút âàûc træng båíi hãû säú táûp trung ỉïng sút: k= σ max σ0 (1.21) σmax: ỉïng sút låïn nháút åí mẹp läù :ổùng suỏỳt trung bỗnh khọng bở khoùet läù 18 - Å trảng thại ỉïng sút phàóng, cọ ỉïng sút hai phỉång σ1 , σ2 cng dáúu, giåïi hản t lãû tàng , thẹp khäng cn “thãưm chy”, biãún dảng phạ hoải gim nhiãưu Thẹp tråí nãn dn - Hiãûn tỉåüng ny khäng phủ thüc ti troỹng, chố phuỷ thuọỹc hỗnh thổùc tióỳt dióỷn thióỳt kãú, cáưn hản chãú täúi âa cạc läù khoẹt, khe raợnh coù ổùng suỏỳt tỏỷp trung dóự hỗnh thaỡnh phạt triãøn khe nỉït dáùn âãún kãút cáúu cọ thãø bë phạ hoải âäüt ngäüt biãún dảng nh phạ hoải dn - Thỉåìng âäúi våïi kãút cáúu chëu ti trng ténh, êt chëu nh hỉåíng sỉû táûp trung ỉïng b sút biãún dảng do, ỉïng sút củc bäü lải âỉåüc phán bäú âãưu trãn tiãút diãûn qua ỉïng sút củc bäü toạn kãút cáúu chëu taíi troüng ténh Âäúi våïi kãút cáúu chëu taíi troüng õọỹng, sổỷ tỏỷp trung ổùng suỏỳt rỏỳt nguy hióứm vỗ dãù lm thẹp bë phạ hoải dn Âạnh giạ båíi âäü dai xung kêch (thãø hiãûn mỉïc âäü thẹp dãù bë phạ hoải dn dỉåïi nh hỉåíng ỉïng sút táûp trung) Gii thêch: Dỉûa vo l thuút ỉïng sút tiãúp.Sỉû chy ca thẹp ch úu trỉåüt dỉåïi tạc dủng σ −σ ỉïng sút tiãúp ÅÍ trảng thại ỉïng sút phàóng, ỉïng sút tiãúp låïn nháút s l: τ = (1.22) Khi σ1, σ2 cuìng dáúu vaì cọ trë säú âãưu låïn, τ s nh, váût liãûu s khọ trỉåüt hån (biãún dảng gim) σ1 ráút låïn ỉïng sút táûp trung cọ thãø âảt σc Thẹp bë phạ hoải biãún dảng nh Phạ hoải dn Khi σ1 = σ2 , τ = 0, sỉû chy khäng xy ra, thẹp bë âỉït dn 5.4.Thẹp chëu ti trng làûp: 1.Ti trng làûp: L ti trng cọ chiãưu cng trë säú thay âäøi nhiãưu láưn Khi chëu ti trng làûp thẹp cọ thãø bë phạ hoải åí ỉïng sút tháúp hån giåïi hản chy σc (do ti trng ténh), phạ hoải âäüt ngäüt biãún dảng cn ráút nh, km theo vãút nỉït Thẹp “bë mi” v bë phạ hoải dn Vê dủ: Giọ tạc dủng vo cäüt thẹp cao, hoảt âäüng ca cáưu chảy gáy lỉûc cháún âäüng tạc dủng lãn dáưm Hỗnh 1.10: Caùc õỷc trổng bióỳn õọứi ổùng suỏỳt ỈÏng sút phạ hoải chëu ti trng làûp: Gi l cỉåìng âäü mi hay cỉåìng âäü cháún âäüng σcâ σcâ phủ thüc úu täú ch úu: - Loải ti trng: Mỉïc âäü thay âäøi ti trng âàûc trỉng båïi hãû säú: ρ= σ σ max (1.23 ) * Khi ρ cọ giạ trë tỉì ÷ +1 σcâ = σc * Khi ρ cọ giạ trë -1 σcâ = 0,4.σb hay 0,75.σc 19 - Säú láön cháún õọỹng: caỡng lồùn thỗ cõ caỡng giaớm vaỡ ọứn õởnh säú láưn làûp âảt trãn 2.10 láưn - Trảng thại bãư màût ngoi ca cáúu kiãûn: Tải vë trê khuút táût (khe, rnh ,läù ) s cọ táûp trung ổùng suỏỳt, chởu chỏỳn õọỹng seợ hỗnh thaỡnh vaỡ phạt triãøn khe nỉït lm kãút cáúu bë phạ hoải âäüt ngäüt ỉïng sút cháún âäüng σcâ chè cn 0,17 σc Ráút nguy hiãøm cáưn chụ phng trạnh Âäúi våïi kãút cáúu chëu taíi troüng cháún âäüng phi dng hãû säú γ