ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP, PHẠM VI ỨNG DỤNG, YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP, VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP, SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP, ĐẠI CƯƠNG VỀ DÀN THÉP, TÍNH TOÁN DÀN THÉP
KẾT CẤU THÉP TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI BỘ MÔN KẾT CẤU THÉP, GỖ GIÁO TRÌNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH – PHẦN KC THÉP GIẢNG VIÊN: GIÁO TRÌNH HỌC CHƯƠNG MỞ ĐẦU - ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP § ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP § PHẠM VI ỨNG DỤNG § YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG MỞ ĐẦU - ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP KHÁI NIỆM Kết cấu thép kết cấu công trình xây dựng thép kim loại khác § ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP I Ưu điểm - Có khả chịu lực lớn độ tin cậy cao - Trọng lượng nhẹ - Có tính công nghiệp hóa cao - Có tính động vận chuyển lắp ráp - Tính kín II Nhược điểm - Bị xâm thực - Chịu lửa kém: T =500 600°C thép chuyển sang dẻo § PHẠM VI ỨNG DỤNG Kết cấu thép phù hợp với công trình lớn, cần có trọng lượng nhẹ, độ kín Sử dụng tốt loại công trình sau : - Nhà công nghiệp - Nhà nhịp lớn: L > 30 40m L > 100m: Kết cấu thép áp dụng - Khung nhà nhiều tầng - Cầu đường bộ, đường sắt - Kết cấu tháp cao: cột điện, ăng ten vô tuyến - Kết cấu bản: Bể chứa dầu, bể chứa khí - Các loại kết cấu di dộng: Cần trục, cửa van,gương ăng ten parabol § PHẠM VI ỨNG DỤNG Nhà công nghiệp Nhà nhịp lớn Bể chứa § PHẠM VI ỨNG DỤNG Tháp thép Nhà cao tầng § PHẠM VI ỨNG DỤNG Cầu thép § PHẠM VI ỨNG DỤNG Kết cấu cầu di động § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP III Tổ hợp tải trọng 100% tĩnh tải + 100% hoạt tải mái 100% tĩnh tải + 100% hoạt tải nửa mái 100% tĩnh tải + 100% tải trọng gió 100% tĩnh tải + 90% tải trọng gió + 90% hoạt tải sửa chữa IV Nội lực Cơ kết cấu P Trường hợp có tải trọng tập trung đặt nút P d Mcb Mcb P - lực tập trung đặt nút; d - khoảng cách nút theo phương ngang - hệ số kể đến tính liên tục cánh trên, ψ =1 - cho khoang đầu dàn, ψ =0,9 - cho khoang bên trong; § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP V Cấu tạo dàn Chiều dài tính toán dàn a) Chiều dài tính toán mặt phẳng dàn lx Thanh cánh trên: lx = l Thanh cánh dưới: lx = l Thanh xiên đầu dàn: lx = l Thanh bụng: lx = 0,8l b) Chiều dài tính toán mặt phẳng dàn ly Chiều dài tính toán mặt phẳng dàn lấy khoảng cách gối tựa hạn chế chuyển vị ngang, thông thường khoảng cách xà gồ Khi có chống phụ: § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP N2 l ly 0,75 0,25 N1 Độ mảnh giới hạn dàn Độ mảnh dàn ảnh hưởng lớn đến làm việc Đối với chịu nén, lớn (>120), hệ số nhỏ ( < 0,5), khả chịu lực giảm nửa so với phá hoại nén tuý Vật liệu trường hợp lãng phí nửa max [] l1 Chọn tiết diện dàn a) Tiết diện hợp lý: b) Điều kiện đồng ổn định N2 N1 x y § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP Chịu kéo Loại Thanh cánh, xiên đầu dàn, đứng truyền phản lực gối tựa Chịu nén Trực tiếp chịu tải trọng động 120 250 Các khác 150 350 Thanh giằng 200 400 Chịu tải trọng tĩnh 400 (chỉ xét độ mảnh m/f dàn, để hạn chế độ võng mức tlbt) § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP Dạng tiết diện Đặc điểm Chiều dài tính toán phương Áp dụng ix ≈ iy ix ≈ 0,5iy ix ≈ 0,75iy ix ≈ i y l0x = l0y l0x = 0,5l0y l0x = 0,8l0y l0x = l0y Thanh bụng Thanh xiên Thanh cánh xiên, đầu dàn đứng Thanh đứng dàn § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP b) Nguyên tắc chọn tiết diện: Thép góc nhỏ nhất: L50x5 Số loại thép góc: đến loại, L < 36m L > 24 m cần thay đổi tiết diện cánh để tiết kiệm vật liệu (thay đổi lần L < 36 m) Bề dày mã chọn theo nội lực lớn bụng (xem bảng 5.1, trang 161) § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP I Công thức Điều kiện kiểm tra Nén tâm Kéo tâm Bền σ ≤ fγc σ ≤ fγc Độ cứng λmax ≤ [λ] λmax ≤ [λ] Ổn định tổng thể N / (φA) ≤ fγc Không ổn định tổng thể Ổn định cục λc ≤ [λc] λc ≤ [λc] § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP II Thanh dàn chịu nén Chọn tiết diện sơ Từ điều kiện ổn định tổng thể: A yc N . c f y x x y γc - hệ số điều kiện làm việc γc = 0,8 - cho bụng chịu nén có λmax > 60 , trừ bụng gối tựa; γc = - cho trường hợp lại; φ - hệ số uốn dọc, tra bảng theo độ mảnh giả thiết sơ Thanh cánh: λgt = 60 ~ 100 Thanh bụng: λgt = 100 ~ 120 § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP Từ điều kiện độ mảnh: lx yc ly i ;iy gt gt yc x Chọn số hiệu thép góc: 2A g A yc ix i yc x iy i yc y Kiểm tra lại tiết diện chọn a) Kiểm tra bền N c f A th b) Ath = 2Agth c) Chỉ kiểm tra tiết diện có giảm yếu § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP Không thỏa mãn cần tăng tiết diện thép góc Kiểm tra độ cứng max max( x , y ) c) Ổn định tổng thể N A = 2Ag min A cf 10-15 10-15 Không thỏa mãn cần tăng tiết diện thép góc chọn lại tiết diện 50-100 theo điều kiện độ mảnh giới hạn a φmin phụ thuộc λmax cường độ vật liệu f Không thỏa mãn cần tăng tiết diện thép góc d) Ổn định cục c a i1min c 40 e) Không thỏa mãn phải giảm khoảng cách giằng a § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP III Thanh dàn chịu kéo Chọn tiết diện sơ Từ điều kiện bền: Chọn số hiệu thép góc: y A thyc N cf x x y 2A g A yc Kiểm tra lại tiết diện chọn a) Kiểm tra bền N c f A th Ath = 2Agth Chỉ kiểm tra tiết diện có giảm yếu Không thỏa mãn cần tăng tiết diện thép góc § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP §3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP Kiểm tra độ cứng max max( x , y ) Không thỏa mãn cần tăng tiết diện thép góc chọn lại tiết diện theo điều kiện độ mảnh giới hạn c) Ổn định tổng thể Không phải kiểm tra d) Ổn định cục a c c 80 i1min Không thỏa mãn phải giảm khoảng cách giằng a IV Thanh có mô men uốn cục Tính chịu nén uốn, kéo uốn § 3.8 TÍNH TOÁN DÀN THÉP V Chọn tiết diện theo độ mảnh giới hạn Khi nội lực nhỏ (có nội lực 0) iyc x l x /[ ] iyc y l y /[ ] Tra bảng theo bán kính quán tính cách chọn số hiệu thép góc [...]... liên kết các thép hình, thép tấm với nhau Liên kết thường dùng trong kết cấu thép là liên kết hàn, liên kết bulông hay liên kết đinh tán • Liên kết hàn: - Là loại liên kết phổ biến nhất Đường hàn CHƯƠNG 2 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP - Ưu, nhược điểm của liên kết hàn: Cấu tạo đơn giản Ít vật liệu thép Công chế tạo thấp Liên kết kín, không thấm nước và khí (rất quan trọng trong kết cấu bản) Chịu tải trọng... LIÊN KẾT BU LÔNG § 2.5 CÁC LOẠI BU LÔNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP § 2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BU LÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BU LÔNG § 2.7 CẤU TẠO LIÊN KẾT BU LÔNG § 2.8 TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BU LÔNG C LIÊN KẾT ĐINH TÁN § 2.9 ĐẠI CƯƠNG VỀ LIÊN KẾT ĐINH TÁN § 2.10 SỰ LÀM VIỆC VÀ CÁCH TÍNH TOÁN LIÊN KẾT ĐINH TÁN CHƯƠNG 2 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP • Kết cấu thép được chế tạo bằng cách liên kết các thép. .. thay thế các cấu kiện và chi tiết liên kết CHƯƠNG 2 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP Liên kết bulông CHƯƠNG 2 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP - Ưu, nhược điểm của liên kết bu lông (đinh tán): • Chịu tải trọng động tốt • Dễ tháo lắp các cấu kiện và chi tiết: việc vận chuyển, dựng lắp, sửa chữa, thay thế, gia cường rất thuận tiện • Không cần nguồn điện cao • Tốn công chế tạo và tốn thép (đắt hơn liên kết hàn) •... và phá hoại dòn Thép Z và C dập nguội 4 CƯỜNG ĐỘ TIÊU CHUẨN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN Cường độ chịu kéo của thép xem bảng 1.1, 1.2 phụ lục 1 trang 284 Cường độ khác xem bảng 1.2 trang 38 § 1.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CHƯƠNG 2 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP A LIÊN KẾT HÀN § 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN TRONG KẾT CẤU THÉP § 2.2 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN § 2.3 CÁC LOẠI LIÊN KẾT HÀN VÀ PHƯƠNG... 1.5 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN § 1.1 THÉP XÂY DỰNG I PHÂN LOẠI THÉP XÂY DỰNG Khái niệm: Thép là hợp kim đen của sắt (Fe) và cácbon (C), ngoài ra còn có một số chất đưa vào với mục đích tăng tính năng cho thép hoặc một số tạp chất không tách được trong quá trình luyện quặng Một số hình ảnh lò luyện thép § 1.1 THÉP XÂY DỰNG Cán thép sợi § 1.1 THÉP XÂY DỰNG Cán thép § 1.1 THÉP XÂY DỰNG Cán nóng thép hình § 1.2... ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP I Yêu cầu về sử dụng Đảm bảo độ bền, độ cứng, độ ổn định, độ bền lâu và thẩm mỹ II Yêu cầu về kinh tế: (Giá thành thấp) Tiết kiệm vật liệu, tính công nghệ khi chế tạo, lắp ráp nhanh CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP § 1.1 THÉP XÂY DỰNG § 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG § 1.3 QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG § 1.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP §... DÙNG TRONG XÂY DỰNG 2 Thép tấm Thép tấm được dùng rộng rãi vì tính vạn năng có thể tạo ra các tiết diện bất kỳ theo yêu cầu thiết kế Thường có 3 loại : Thép tấm phổ thông Thép tấm mỏng Thép tấm dày § 1.3 QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG 3 Thép hình dập nguội Được cấu tạo từ những tấm thép mỏng (2 – 16 mm) mang dập nguội Thép hình dập nguội có vành mỏng nên nhẹ hơn nhiều so với thép hình tuy nhiên... Thép hình Thép góc - Dùng làm thanh chịu lực như thanh chống, thanh dàn hoặc dùng làm cấu kiện liên kết các kết cấu khác - Có hai loại : đều cánh và lệch cánh - Kí hiệu : Ví dụ : Thép đều cánh L 50x50x5, thép lệch cánh L 63x40x4 - Chiều dài l = 4 – 13 m Thép chữ I - Dùng làm dầm, làm cột - Có tất cả 23 loại chiều cao từ 100 – 600 mm - Kí hiệu : Ví dụ : I 30 Chiều dài l = 4 – 13 m § 1.3 QUY CÁCH THÉP... - Liên kết đinh tán ít dùng do chế tạo phức tạp và khó tháo lắp nên được thay thế bằng bulông cường độ cao CHƯƠNG 2 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP Liên kết đinh tán § 2.1 CÁC LOẠI ĐƯỜNG HÀN VÀ CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN 1.PHÂN LOẠI Theo công dụng: đường hàn chịu lực, đường hàn cấu tạo Theo vị trí trong không gian: đường hàn nằm, đứng, ngược, ngang Theo địa điểm chế tạo: đường hàn nhà máy, đường hàn công trường... thép hình § 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG 1 SỰ LÀM VIỆC CHỊU KÉO Dạng làm việc cơ bản, đặc trưng cho sự chịu lực của thép dưới tác dụng của tải trọng Biểu đồ ứng suất – biến dạng - Kéo các mẫu thép CCT38 mềm có kích thước tiêu chuẩn bằng tải trọng tĩnh tăng dần Vẽ đồ thị quan hệ - § 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG OA' - Giai đoạn đàn hồi: Bỏ lực, mẫu thép trở lại hình dạng ban đầu