GS.TS Nguyễn viết Trung Thiết kế cầu thép Chơng vật liệu làm cầu thÐp 2.1 Kh¸i niƯm chung 2.2 thép dùng làm cấu kiện chịu lực vµ phơ 2.2.1 Các loại thép kết cấu 2.2.2.1.1 ThÐp c¸c bon: 2.2.2.1.2 ThÐp hỵp kim: 2.2.2.1.3 Gang: 2.2.2.1.4 ThÐp hỵp kim nh«m: 2.3 thép dùng làm liên kết 2.3.1 thép cho bu lông cờng độ cao 2.3.1.1 Một số tiêu lý bu lông cờng độ cao Nhà máy Ngô-gia-Tự cung cấp cho Dự án cầu đờng sắt Thống năm 2002 (tuân theo tiêu chuẩn JIS B1186): 2.3.2 thÐp cho bu l«ng, đai ốc vòng đệm theo 22TCN 272-05 2.3.2.1 Bul«ng 2.3.2.2 §ai èc 2.3.2.3 Vòng đệm 2.3.2.4 Các linh kiện liên kết tùy chän 2.3.2.5 Thiết bị báo tải trọng 2.3.3 thép cho Đinh neo chịu cắt 2.3.4 thÐp làm Chốt, lăn lắc 2.3.5 Kim loại hàn 10 2.3.6 Kim loại đúc 10 2.3.6.1 Thép đúc gang dẻo 10 2.3.6.2 Các sản phẩm đúc rèn ®−ỵc 10 2.3.6.3 Gang 10 2.3.7 ThÐp kh«ng gØ 10 2.3.8 D©y thÐp 11 2.3.8.1 Dây thép trơn 11 2.3.8.2 D©y thÐp tr¸ng kÏm 11 2.3.8.3 Dây thép bọc êpoxy 11 2.3.8.4 Dây cáp cầu 11 In ngày 03/20/08 Thiết kế cầu thép GS.TS Nguyễn viết Trung Chơng vật liệu làm cầu thép 2.1 Khái niệm chung Hiện công nghiệp thép Việt nam đ cung cấp loại thép tròn số thép hình chữ I, chữ C, thép góc ,thép èng cã kÝch cì nhá, chđ u dïng x©y dựng dân dụng Thép để làm cầu thờng đợc nhập khẩu, Tiêu chuẩn vật liệu thép nớc khác đợc tham khảo sử dụng Trong chủ yếu Tiêu chuẩn Mỹ nh ASTM, AASHTO, Tiêu chuẩn Nhật JIS Tiêu chuẩn Nga GOST Trong tài liệu giới thiệu vật liệu thép theo Quy trình thiết kế cầu theo trạng thái giới hạn 22TCN 18-79 (ban hành năm 1979) Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 (ban hành năm 2005) Vật liệu kim loại nói chung đợc chia làm loại: Kim loại đen: bao gồm sắt hợp kim sắt với bon số nguyên tố khác nh: Mn, S, Si, P, Theo hàm lợng Cácbon, kim loại đen đợc chia làm: thép gang: Thép: hợp kim sắt cácbon với hàm lợng cácbon 10% Gang: có hàm lợng cácbon 2% Gang thờng có C 6% Gang đợc chia ra: gang xám (trên bề mặt có màu xám than chì); gang trắng; gang cầu; gang biÕn tÝnh In ngµy 03/20/08 GS.TS Ngun viÕt Trung Thiết kế cầu thép Kim loại màu: bao gồm kim loại lại hợp kim chúng Theo khối lợng riêng, kim loại màu đợc chia làm: Kim loại màu nặng: > g/cm3 (Cu, Sn ) Kim loại màu nhẹ: < g/cm3.(Al, Mg ) Trong xây dựng xây dựng công trình giao thông chủ yếu sử dụng thép cácbon thấp thép hợp kim thấp Đa số kim loại màu không đợc sử dung xây dựng Kim loại màu đợc sử dụng thờng hợp kim mà chủ yếu hợp kim nhôm (Al) số ngành sử dụng hợp kim Cu 2.2 thép dùng làm cấu kiện chịu lực phụ 2.2.1 Các loại thép kết cấu 2.2.2.1 phân loại thép theo Tiêu chuẩn việt nam TCVN 22TCN 18-79 (dựa loại thép Nga sản xuất) 2.2.2.1.1 Thép bon: Thành phần hoá học: Thành phần hoá học chủ yếu thép bon sắt (Fe) bon (C); có chứa số nguyên tố khác: Mn ≤0.8%; Si ≤0.5%; P, S ≤ 0,05%; Cr, Ni, Cu, W, Ti rÊt Ýt tõ 0,1 ÷ 0,2% Mn Si nguyên tố có tác dụng nâng cao độ cứng thép cácbon, nhng làm giảm độ dẻo, độ bền xung kích thép P S làm giảm chất lợng thép: tăng tính giòn nguội Phân loại thép cácbon: Theo phơng pháp luyện: chia làm loại thép cácbon Thép lò Mac-tanh: có chất lợng tốt, khử đợc tạp chất (đặc biệt là: S P) Thép lò thổi: suất lò cao nhng khả khử tạp chất Thép lò điện: Theo phơng pháp khử ôxy: Thép sôi: thép khử cha hết ôxy Thép lặng: thép đ khử hết ôxy Thép nửa lặng: loại trung gian Theo công dụng: Thép xây dựng: loại thép dùng kết cấu xây dựng, sợi thép, cốt thép kết cấu bêtông cốt thép Thép khí: dùng ngành khí, phục vụ việc chế tạo máy Thép công cụ: sử dụng để chế tạo công cụ cắt gọt kim loại: mũi khoan, l−ìi dao tiƯn In ngµy 03/20/08 ThiÕt kÕ cầu thép GS.TS Nguyễn viết Trung Ký hiệu thép bon: Vật liệu thép cácbon thờng loại thép cácbon đợc cán nóng để tạo hình (dạng tấm, thép hình, thép sợi ) sử dụng xây dựng mà không qua khâu gia công Thành phần hoá học thép có hàm lợng S P lớn: S < 0,06% P < 0,07% Theo tiêu chuẩn Việt Nam thép cácbon chia làm loại nhóm: Nhóm A: phân loại mác thép theo tính chất học, đợc ký hiệu chữ CT Ví dụ: ký hiệu mác thép CT - chữ số kèm theo cờng độ giới hạn thép (MPa) Nhóm B: phân loại mác thép theo thành phần hoá học, đợc ký hiệu chữ BCT Nhóm C: phân loại mác thép theo thành phần hoá học tính chất học, đợc ký hiệu chữ CCT Theo tiêu chuẩn Nga có nhóm tơng đơng: A, B C Thép nhóm A theo TC Nga đợc ký hiệu CT : CT1, CT2, , CT7 vµ CT0 víi tû lƯ cacbon thép tăng dần từ CT ữ CT ThÐp nhãm C: Theo TC Nga, nÕu cã ch÷ KΠ, C, C sau số để thép loại sôi, nửa sôi lặng Theo TCVN thép bon cán nóng dùng làm kết cấu xây dựng đợc sản xuất gồm mác: XCT 34; XCT 38; XCT 42; XCT 52 Trong chữ XCT thép bon xây dựng, chữ số đằng sau độ bỊn tèi thiĨu kÐo tÝnh b»ng N/mm2 (TCVN 5709:1993) Ví dụ XCT 34 thép bon xây dựng cã ®é bỊn kÐo tèi thiĨu b»ng 340 N/mm2 2.2.2.1.2 Thép hợp kim: Thành phần hoá học: Thành phần hoá học thép hợp kim chủ yếu sắt (Fe) cácbon (C), đồng thời có thêm số nguyên tố hoá học khác đợc đa vào với lợng định để cải thiện tính chất thép Các nguyên tố hợp kim thờng là: Cr: 0.2 ữ 0.8% ; Ni: 0.2 ÷ 0.6% ; Mn: 0.8 ÷ 1% ; Si: 0.5 ÷ 0.8% ; W: 0.1 ÷ 0.5% ; Mo: 0.05ữ0.2% (Môlipđen) Ti: 0.1% ; Cu: 0.1% ; B: ≥ 0.02% ThÐp hỵp kim cã mét số tính chất tốt thép cácbon: cờng độ cao hơn, khả chịu nhiệt độ cao hơn, khả chống ăn mòn cao v.v Ký hiệu thép hợp kim: Theo tiêu chuẩn Việt Nam: thép hợp kim đợc ký hiệu theo nguyên tắc: Chữ số hàm lợng cacbon C (tính theo phần vạn - %oo) Tiếp theo ký hiệu hoá học nguyên tố hợp kim chữ số hàm lợng nguyên tố (tính theo phần trăm - %) Ví dụ: 9Mn2 - thép hợp kim có hàm lợng C 9%oo nguyên tố hợp kim mangan (Mn) với hàm lợng 2% In ngày 03/20/08 GS.TS Nguyễn viết Trung Thiết kế cầu thép Theo tiêu chuẩn Nga: - Thép hợp kim kết cấu: chữ số đầu hàm lợng C thép (tính %oo) Tiếp theo chữ nguyên tố hợp kim có mặt thép Sau chữ có số hàm lợng (%) nguyên tố hợp kim Nếu số tức hàm lợng nguyên tố < 1% Nếu thép hợp kim chất lợng cao cuối có thêm chữ A Ký hiệu nguyên tố hợp kim có mặt thép: C - SilÝc ; X - Cr«m ; H - Niken ; B - V«nfram ; T - Titan ; Γ - Mangan ; K - Côban ; - Đồng ; IO - Nhôm ; - Phốt Ví dụ: 18XT - thép hợp kim có hàm lợng C 18%oo thành phần hợp kim có Crôm, Mangan, Titan với hàm lợng < 1% - Thép hợp kim công cụ: số đầu có hàm lợng phần nghìn %o, số đầu tức tỷ lệ cácbon khoảng 1% Tất chữ số đằng sau dùng để nguyên tố hợp kim tơng tự thép kết cấu Theo tiêu chuẩn Trung Quốc: cách ký hiệu thép hợp kim giống nh Liên Xô nhng chữ nguyên tố hợp kim có mặt thép dùng ký hiệu hoá học nguyên tố Theo tiêu chuẩn Mỹ: dùng hệ thống chữ để kí hiệu (không dùng chữ số) theo nguyên tắc: chữ số cuối hàm lợng C (tính theo phần vạn - %oo) chữ số (từ phải sang trái) hàm lợng nguyên tố hợp kim (%) ữ chữ số (các chữ số lại) để loại nguyên tố hợp kim theo quy −íc: sè - Niken ; - Cr«m + Niken ; - Cr«m ; 13 - Mangan VÝ dơ: 2320 - thÐp hỵp kim cã chøa 20%oo = 0.2% cacbon (số 20) 3% (số 3) nguyên tè hỵp kim Niken (sè 2) ThÐp hỵp kim thÊp dùng xây dựng: Thép hợp kim thấp thờng dùng để chế tạo kết cấu thép, làm cốt thép cho bêtông cốt thép Thép hợp kim thấp có đặc điểm: Hàm lợng cácbon thấp (