Bài giảng Kết cấu công trình xây dựng - Kết cấu thép. Tiến sĩ Đinh Thế Hưng - Khoa Kỹ thuật Xây dựng Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. HCM. CHƯƠNG 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP. CHƯƠNG 2. LIÊN KẾT. CHƯƠNG 3. DẦM THÉP. 3.1 Đại cương 3.2 Dầm định hình 3.3 Dầm tổ hợp 3.4 Ổn định tổng thể 3.5 Ổn định cục bộ 3.6 Nối dầm 3.7 Liên kết cánh và bụng dầm 3.8 Chi tiết đầu dầm 3.9 Dầm có lỗ 3.10 Dầm có tiết diện không đối xứng CHƯƠNG 4. CỘT THÉP. 4.1 Đại cương 4.2 Sơ đồ tính & chiều dài tính toán 4.3 Cột đặc chịu nén đúng tâm 4.4 Cột rỗng chịu nén đúng tâm 4.5 Chân cột 4.6 Chi tiết đầu cột CHƯƠNG 5. DÀN THÉP. 5.1 Đại cương 5.2 Tính toán dàn 5.3 Cấu tạo nút dàn 5.4 Dàn thép ống
CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP TS ĐINH THẾ HƯNG 1 THÉP XÂY DỰNG 1.1 Phân loại thép xây dựng Thép gang hợp kim đen sắt (Fe) cacbon (C), ngồi có chất khác Oxy, P, Si… Thép C < 1.7%, gang C > 1.7% a Theo thành phần hóa học thép + Thép Cabon: Thép C thấp: C < 0.22% (dùng xây dựng) Thép C vừa: C = 0.25 ~ 0.5% Thép C cao: C = 0.6 ~ 1.2% + Thép hợp kim: thép hợp kim thấp ( 4400 daN/cm2 fu > 5900 daN/cm2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP 2.1 Sự làm việc chịu kéo thép a Biểu đồ ứng suất – biến dạng fu fy SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP b Các đặc trƣng học chủ yếu thép Khi σ ≤ σtl – dùng lý thuyết đàn hồi, E = const Khi σtl < σ ≤ σc – dùng lý thuyết đàn hồi – dẻo, E ≠ const Khi σ = σc - dùng lý thuyết dẻo 2.2 Sự phá hoại dòn thép + Phá hoại dòn phá hoại biến dạng bé, kèm theo vết nứt, vật liệu làm việc giai đoạn đàn hồi + Phá hoại dẻo phá hoại biến dạng lớn, vật liệu làm việc giai đoạn dẻo a Sự hóa già thép: Theo thời gian thép dần thay đổi fy fu, độ giãn dài độ dai va đập giãm, thép trở nên giòn b Ảnh hƣởng nhiệt độ: t = 200 ~ 300oC tính chất thép thay đổi t = 300 ~ 330oC cấu trúc thép bắt đầu thay đổi, thép trở nên giòn SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP c Hiện tƣợng cứng nguội: thép trở nên cứng sau biến dạng dẻo nhiệt độ thường SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP d Thép chịu trạng thái ứng suất phức tạp – tập trung ứng suất SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP e Thép chịu tải trọng lặp PHƢƠNG PHÁP TÍNH KCT 3.1 Tải trọng tác động a Phân loại tải trọng: ● Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) ● Tải trọng tạm thời (hoạt tải) TTTT dài hạn TTTT ngắn hạn TT đặc biệt b Tải trọng tiêu chuẩn – tải trọng tính toán Tải trọng tiêu chuẩn: gc, pc, qc, Gc, Pc Tải trọng tính tốn : g, p, q, G, P q = nqc hay q = γQqc Với n γQ hệ số vượt tải 5.2 TÍNH TỐN DÀN An – diện tích tiết diện thực dàn λmax = max(λx, λy) l x x ix y ly iy [λ] – độ mảnh giới hạn φmin tra bảng theo λmax + Chiều dày mắt chọn dựa vào lực lớn bụng, theo bảng 5.3 Bảng 5.3 Chiều dày mắt dàn Nội lực lớn bụng ≤ 150 151 đến 250 251 đến 400 401 đến 600 601 đến 1000 1001 đến 1400 1401 đến 1800 1801 đến 2200 2201 đến 2600 2601 đến 3000 Chiều dày mắt (mm) 10 12 14 16 18 20 22 25 20 5.2 TÍNH TỐN DÀN c Chọn tiết diện theo độ mảnh giới hạn + Bán kính quán tính yêu cầu theo hai phương: ixyc lx [ ] i yyc ly [ ] (5.11) (5.12) + Chọn số hiệu thép theo ixyc iyyc + Kiểm tra lại tiết diện chọn theo điều kiện bền, ổn định độ mảnh 21 5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN 5.3.1 Nút trung gian khơng có nối cánh Hình 5.11 Nút trung gian khơng có nối cánh 22 5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN 5.3.2 Nút trung gian có nối cánh Hình 5.12 Nút trung gian có nối cánh 23 5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN 5.3.3 Nút trung gian có nối cánh Hình 5.13 Nút trung gian có nối cánh (nối thép góc) 24 5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN 5.3.4 Nút đỉnh dàn Hình 5.14 Nút đỉnh dàn 25 5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN 5.3.5 Nút dƣới dàn Hình 5.15 Nút dƣới dàn 26 5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN 5.3.6 Nút dƣới đầu dàn Hình 5.16 Nút dƣới đầu dàn 27 5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN 5.3.7 Nút đầu dàn Hình 5.17 Nút đầu dàn 28 5.3 CẤU TẠO NÚT DÀN 5.3.8 Dàn gối lên cột bê tơng Hình 5.18 Dàn gối lên cột bê tông 29 5.4 DÀN THÉP ỐNG 5.4.1 Yêu cầu dàn thép ống + Tỉ số đường kính ống D chiều dày ống t: D/t ≤ 30 cánh D/t ≤ 80 ~ 90 bụng + Tỉ số đường kính xiên d đường kính cánh D: d/D ≥ 0.3 để tránh tượng ép lõm cánh + Trục hình học lấy làm trục để định vị Trong trường hợp không sử dụng hết khả chịu lực cánh cho phép trục có độ lệch tâm ¼ đường kính cánh + Khi hàn thép ống phải đảm bảo độ kín khít đầu ống để tránh tượng ăn mòn mắt ống 30 5.4 DÀN THÉP ỐNG 5.4.2 Các dạng liên kết thép ống xiên vào cánh Hình 5.19 Các dạng liên kết thép ống xiên vào cánh a) Liên kết hàn không mắt; b) Liên kết hàn có đệm cong c, d) Liên kết hàn đầu ống đập bẹt; e, f) Liên kết hàn dùng mắt 31 5.4 DÀN THÉP ỐNG + Độ bền đường hàn liên kết bụng xiên vào cánh kiểm tra theo điều kiện: N 0.85h f lw f w min c 1 (5.13) 0.85 – hệ số điều kiện làm việc đường hàn kể đến phân bố ứng suất không dọc theo đường hàn hf – chiều cao đường hàn lw – chiều dài đường hàn, tính theo: l w 0.5d 1.51 cos ec cos ec (5.14) Giá trị phụ thuộc vào đường kính ống thép, lấy theo bảng 5.4 Bảng 5.4 Giá trị hệ số ξ d/D 0.2 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1.00 ξ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.08 1.12 1.22 32 5.4 DÀN THÉP ỐNG 5.4.3 Nối thép ống Hình 5.20 Các dạng nối thép ống a) Liên kết hàn hai ống lót đường hàn thẳng b) Liên kết hàn dùng ống lót đường hàn xiên c) Liên kết hàn hai ống thép dùng cong ốp bên d) Liên kết hàn hai ống thép khác đường kính; e) Liên kết dùng bu lông 33 5.4 DÀN THÉP ỐNG + Các ống thép có đường kính hàn với ống lót thép (hình 5.20a) Tính tốn kiểm tra chịu nén kéo sau: N 1 Dtb t f w min c Với (5.15) Dtb đường kính trung bình ống thép có chiều dày nhỏ t chiều dày thép ống nhỏ + Chiều dài đường hàn sử dụng ốp cong (hình 5.20c) tính theo: D l w 2n a 2n 2 Với (5.16) a chiều dài đường cong ốp dọc theo trục ống thép n số lượng đệm cong bao quanh chu vi ống thép 34 ... CHƯƠNG LIÊN KẾT ĐẠI CƢƠNG VỀ LIÊN KẾT Liên kết ghép (nối) cấu kiện riêng lẻ thành kết cấu thép Các loại liên kết dùng KCT: Liên kết đinh tán Liên kết bu lông Liên kết hàn LIÊN KẾT HÀN 2.1... tâm) TÍNH TỐN CẤU KIỆN TÍNH TỐN CẤU KIỆN QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG 5.1 Thép hình a Thép góc: Thép góc cạnh: L50x50x5 hay L50x5 Thép góc khơng cạnh: L70x50x6 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG b Thép I Ký hiệu... xây dựng) Thép C vừa: C = 0.25 ~ 0.5% Thép C cao: C = 0.6 ~ 1.2% + Thép hợp kim: thép hợp kim thấp (