ĐẠI CƯƠNG KẾT CẤU THÉP

ĐẠI CƯƠNG KẾT CẤU THÉP 0.1 Ưu khuyết điểm kết cấu thép 0.2 Phạm vi ứng dụng 0.3 Yêu cầu kết cấu thép 0.1 ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Kết cấu thép (KCT) kết cấu cơng trình xây dựng làm thép a Ưu điểm kết cấu thép ● Khả chịu lực lớn, độ tin cậy cao ● Nhẹ: g c= f BTCT c = 2.4x10-3 1/m, thép c = 3.7x10-4 1/m, gỗ c = 5.4x10-4 1/m ● Tính cơng nghiệp hóa cao ● Cơ động vận chuyển, lắp ráp ● Tính kín b Khuyết điểm kết cấu thép ● Dể bị ăn mòn ● Chịu lửa chịu nhiệt 0.2 PHẠM VI ỨNG DỤNG + Nhà công nghiệp + Nhà nhịp lớn + Nhà nhiều tầng + Cầu đường bộ, cầu đường sắt + Kết cấu cao: tháp, trụ + Kết cấu thép bản: Silo, Bunker, bể chứa trụ ngang, bể chứa trụ đứng + Kết cấu di động 0.3 YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP a Yêu cầu sử dụng: - Đảm bảo khả chịu lực, sử dụng an toàn - Đảm bảo tuổi thọ cơng trình - Đảm bảo kiến trúc thẩm mỹ b Yêu cầu kinh tế: - Tiết kiệm vật liệu - Thi công nhanh, đơn giản c Yêu cầu vế thiết kế: + Kết cấu thép tính tốn với tổ hợp tải trọng bất lợi + Phân tích nội lực: phân tích đàn hồi phân tích dẻo + Trong phương pháp phân tích dẻo có xét đến biến dạng khơng đàn hồi thép, thỏa điều kiện sau: 0.3 YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP - giới hạn chảy thép khơng vượt q 450 N/mm2, có vùng chảy rõ rệt - kết cấu chịu tải trọng tĩnh - cấu kiện sử dụng thép cán nóng, có tiết diện đối xứng + Tiết diện cấu kiện tổ hợp tính tốn cho ứng suất khơng lớn 95% cường độ tính tốn vật liệu VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP 1.1 Thép xây dựng 1.2 Sự làm việc thép 1.3 Phương pháp tính kết cấu thép 1.4 Tính toán cấu kiện 1.1 THÉP XÂY DỰNG 1.1.1 Phân loại thép xây dựng Thép gang hợp kim đen sắt (Fe) cacbon (C), ngồi cịn 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 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP 1.2.1 Sự làm việc chịu kéo thép a Biểu đồ ứng suất – biến dạng 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP 5.3 LIÊN KẾT BU LÔNG 5.3.2 Sự làm việc bu lông Do vặn êcu, bu lông chịu kéo, thép bị xiết chặt, lực ma sát tạo mặt tiếp xúc thép Giai đoạn 1: ngoại lực bé lực ma sát, thép chưa bị trượt, bu lông chưa tham gia chịu lực Giai đoạn 2: ngoại lực bắt đầu lớn Hình 5.19 Sự làm việc bu lông lực ma sát, thép trượt tương nhau, thân bu lơng tì sát thành lỗ 25 5.3 LIÊN KẾT BU LÔNG Giai đoạn 3: lực trượt truyền qua liên kết chủ yếu ép thân bu lông lên thành lỗ, bu lông chịu kéo, cắt uốn Giai đoạn 4: lực trượt tăng, liên kết yếu dần, lực ma sát yếu Liên kết chuyển sang làm viêc giai đoạn dẻo Liên kết bị phá hoại do: - thân bu lông bị cắt (phá hoại cắt) - thép bị bu lông xé rách (phá hoại ép mặt) Hình 5.20 Các dạng phá hoại liên kết bu lơng 26 5.3 LIÊN KẾT BU LƠNG 5.3.3 Khả chịu lực bu lông a Khả chịu cắt bu lông: [N ]vb = g b Anv f vb γb – hệ số điều kiện làm việc liên kết bu lông d – đường kính thân bu lơng phần khơng bị ren nv – số mặt cắt qua thân bu lông fvb – cường độ tính tốn chịu cắt bu lơng A – diện tích thân bu lơng phần khơng bị ren A= pd 27 5.3 LIÊN KẾT BU LÔNG b Khả chịu ép mặt bu lông: [N ]cb = g b d å t f cb γb – hệ số điều kiện làm việc liên kết bu lơng d – đường kính thân bu lông phần không bị ren Σtmin – tổng chiều dày thép trượt phía, lấy phía có tổng chiều dày bé fcb – cường độ tính tốn chịu ép mặt bu lơng 28 5.3 LIÊN KẾT BU LÔNG c Khả chịu kéo bu lông: [N ]tb = Abn f tb – đường kính thân bu lơng phần bị ren ftb – cường độ tính tốn chịu kéo bu lơng Abn – diện tích thân bu lơng phần bị ren pd o2 Abn = 29 5.3 LIÊN KẾT BU LÔNG d Khả chịu trượt bu lơng cường độ cao: [N ]vb fhb ỉ m ữữn f = f hb Abng b1 ỗỗ ố g b2 ø – cường độ tính tốn chịu kéo bu lông cường độ cao fhb = 0.7fub fub – giới hạn bền bu lông cường độ cao γb1 – hệ số điều kiện làm viêc liên kết bu lông γb1 = 0.8 n < γb1 = 0.9 ≤ n < 10 γb1 = 1.0 n ≥ 10 γb2 – hệ số tin cậy nf – số mặt ma sát 30 5.3 LIÊN KẾT BU LÔNG Bảng 5.2 Hệ số ma sát μ hệ số tín cậy γ2 31 5.3 LIÊN KẾT BU LƠNG 5.3.4 Hình thức liên kết bố trí bu lơng a Hình thức liên kết - Liên kết đối đầu - Liên kết ghép chồng b Bố trí bu lơng - Bố trí song song - Bố trí so le Hình 5.21 Các hình thức liên kết bu lơng (bố trí song song) a) Liên kết đối đầu dùng ghép b) Liên kết đầu đầu dùng ghép c) Liên kết ghép chồng d) Liên kết ghép chồng thép có chiều dày khác 32 5.3 LIÊN KẾT BU LƠNG Hình 5.22 Nối thép hình bu lơng Hình 5.23 Nối thép hình với thép 33 5.3 LIÊN KẾT BU LƠNG 5.3.5 Khoảng cách bu lông a Khoảng cách nhỏ (min) Hình 5.24 Khoảng cách nhỏ bu lơng 34 5.3 LIÊN KẾT BU LƠNG b Khoảng cách lớn (max) Hình 2.25 Khoảng cách lớn bu lông 35 5.3 LIÊN KẾT BU LƠNG 5.3.6 Tính liên kết bu lơng a Khi chịu lực trục N: - Chọn hình thức liên kết - Chọn đường kính bu lơng - Tính khả chịu lực bu lông [N]cb, [N]vb → [N]minb - Tính số bu lơng cần thiết: n³ N [N ]min b g c Hình 5.26 Liên kết bu lơng chịu lực trục -Bố trí bu lơng - Kiểm tra khả chịu lực thép 36 5.3 LIÊN KẾT BU LÔNG b Khi chịu moment lực cắt - Chọn hình thức liên kết - Chọn số bu lơng n - Bố trí bu lơng - Xác định tâm xoay O - Lực cắt tác dụng lên bu lơng: Mặt khác: V1 = V n Hình 5.27 Liên kết bu lông chịu moment lực cắt M = å N i li = m( N1l1 + N 2l2 + + N i li + + N nln ) Moment phân phối lực đến bu lông theo tỉ lệ khoảng cách tâm xoay đến bu lông: Ni = N1 li l1 37 5.3 LIÊN KẾT BU LƠNG Do đó: Từ đó: ( N1 2 l1 + l + + l i2 + + l nn l1 Ml1 N1 = må li2 M =m ) Lực tác dụng lên bu lông xa tâm xoay Rmax = V + N 12 Điều kiện chịu cắt: Rmax ≤ γc[N]vb Điều kiện chịu ép mặt: Rmax ≤ γc [N]cb 38 5.3 LIÊN KẾT BU LƠNG c Khi bu lơng chịu nhổ: A M h4 h3 h2 h1 A A-A Hình 5.28 Liên kết bu lông nhổ - Chọn số bu lông bố trí bu lơng - Xác định trục xoay - Moment phân phối lực đến bu lông theo tỉ lệ khoảng cách từ trục xoay đến hàng bu lông 39 ... – L0)/2 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP 2.1.4 Chiều cao tiết di? ??n dầm + Chiều cao tiết di? ??n dầm cần chọn thỏa điều kiện: hmin ≤ h ≤ hmax h ≈ hkt Với hmin chiều cao dầm xác định theo điều kiện độ võng... t= £ g c fv I xt w (2.6) Q lực cắt tiết di? ??n cần kiểm tra Sx moment tĩnh phần tiết di? ??n nguyên bên thớ cần tính ứng suất cắt Ix moment quán tính tiết di? ??n nguyên lấy trục uốn x-x tw chiều dày... dầm tổ hợp bu lông + Dầm có tiết di? ??n đối xứng khơng đối xứng + Theo sơ đồ chia dầm đơn giản, dầm liên tục dầm công sôn + Dầm làm từ nhiều loại thép + Dầm tiết di? ??n đặc, dầm có lỗ 2.1 ĐẠI CƯƠNG