ĐẠI CƯƠNG KẾT CẤU THÉP 0 0.2 Ưu khuyết điểm của kết cấu thép Phạm vi ứng dụng 0.3 Yêu cầu đối với kết cấu thép 1 0.1 ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Kết cấu thép (KCT) là kết cấu của các công trình xây dựng làm bằng thép a. Ưu điểm của kết cấu thép ● Khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao g ● Nhẹ: c= f BTCT c = 2.4x10-4 1/m ● Tính công nghiệp hóa cao ● Cơ động trong vận chuyển, lắp ráp ● Tính kín b. Khuyết điểm của kết cấu thép ● Dể bị ăn mòn ● Chịu lửa và chịu nhiệt kém 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 về sử dụng: - Đảm bảo khả năng chịu lực, sử dụng an toàn - Đảm bảo tuổi thọ công trình - Đảm bảo về kiến trúc thẩm mỹ b.
Yêu cầu về kinh tế: - Tiết kiệm vật liệu - Thi công nhanh, đơn giản c. Yêu cầu vế thiết kế: + Kết cấu thép được tính toán với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất + Phân tích nội lực: phân tích đàn hồi hoặc phân tích dẻo + Trong phương pháp phân tích dẻo có xét đến biến dạng không đàn hồi của thép, nếu thỏa các điều kiện sau: 0.3 YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP - giới hạn chảy của thép không vượt quá 450 N/mm2, có vùng chảy rõ rệt - kết cấu chỉ chịu tải trọng tĩnh - cấu kiện sử dụng thép cán nóng, có tiết diện đối xứng + Tiết diện của cấu kiện tổ hợp được tính toán sao cho ứng suất không lớn hơn 95% cường độ tính toán của vật liệu VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM 1 VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP 1.1 Thép xây dựng 1.2 Sự làm việc của thép 1.3 Phương pháp tính kết cấu thép 1.4 Tính toán cấu kiện 1 1.1 THÉP XÂY DỰNG 1.1 Phân loại thép xây dựng Thép và gang là hợp kim đen của sắt (Fe) và cacbon (C), ngoài ra còn có các chất khác Oxy, P, Si… Thép C < 1. Theo thành phần hóa học của thép + Thép Cabon: Thép C thấp: C < 0.2% + Thép hợp kim: thép hợp kim thấp (<2.5%) được phép dùng trong xây dựng b. Theo phương pháp luyện thép: + Thép lò quay + Thép lò bằng 1.1 THÉP XÂY DỰNG c.
Theo phương pháp để lắng thép: + Thép tĩnh + Thép sôi + Thép nữa tĩnh 1.2 Thép dùng trong xây dựng a. Thép cacbon thấp cường độ thường: fy ≤ 2900 daN/cm2 Nhóm A: thép đảm bảo về tính chất cơ học Nhóm B: thép đảm bảo về thành phần hóa học Nhóm C: thép đảm bảo về tính chất cơ học và thành phần hóa học (xây dựng) b. Thép cường độ khá cao: fy = 3100 ~ 4000 daN/cm2, fu = 4500 ~ 5400 daN/cm2 c. Thép cường độ cao: fy > 4400 daN/cm2 fu > 5900 daN/cm2 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP 1.1 Sự làm việc chịu kéo của thép a.
Biểu đồ ứng suất – biến dạng 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP b. Các đặc trưng cơ học chủ yếu của 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 1.2 Sự phá hoại dòn của thép + Phá hoại dòn là phá hoại khi biến dạng bé, kèm theo vết nứt, vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi. + Phá hoại dẻo là phá hoại khi biến dạng lớn, vật liệu làm việc trong giai đoạn dẻo. Sự hóa già của thép: Theo thời gian thép dần thay đổi fy và fu, độ giãn dài và độ dai va đập giãm, thép trở nên giòn.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: t = 200 ~ 300oC tính chất thép ít thay đổi t = 300 ~ 330oC cấu trúc thép bắt đầu thay đổi, thép trở nên giòn hơn 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP c. Hiện tượng cứng nguội: thép trở nên cứng hơn sau khi biến dạng dẻo ở nhiệt độ thường 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP d. Thép chịu trạng thái ứng suất phức tạp – sự tập trung ứng suất 1.2 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP e. Thép chịu tải trọng lặp 1.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT 1.1 Tải trọng và 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 toán : g, p, q, G, P q = nqc hay q = γQqc Với n và γQ là hệ số vượt tải 1.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT c. Tổ hợp tải trọng: Tổ hợp cơ bản: THCB 1 = TT + 1 HT (nc = 1.0) THCB 2 = TT + ≥ 2 HT (nc = 0.9) Tổ hợp đặc biệt: Tĩnh tải + hoạt tải + tải trọng đặc biệt 1.2 Cường độ tiêu chuẩn – cường độ tính toán a. Cường độ tiêu chuẩn: fy = σc và fu = σu b.
Cường độ tính toán: f = fy / γM và ft = fu / γM Với γM là hệ số an toàn vật liệu (hệ số độ tin cậy về cường độ) 1.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT 1.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT 1.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT 1.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH KCT 1.3 Phương pháp tính KCT theo trạng thái giới hạn • Tính theo TTGH thứ nhất: mất khả năng chịu lực hoặc không còn sử dụng được nữa N≤S N – nội lực trong cấu kiện đang xét, do tải trọng tính toán gây ra S – Khả năng chịu lực của cấu kiện b. Tính theo TTGH thứ hai: không còn sử dụng bình thường Δ ≤ [Δ] Δ – biến dạng hay chuyển vị của kết cấu do tải trọng tiêu chuẩn gây ra [Δ] – biến dạng hay chuyển vị cho phép (lấy theo tiêu chuẩn) 1.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN 1.1 Cấu kiện chịu kéo, nén đúng tâm a. Theo điều kiện bền N s = £ gc f An N – nội lực do tải trọng tính toán An – diện tích thực, đã trừ đi diện tích giảm yếu γc - hệ số điều kiện làm việc N gc Đối với thép cường độ cao: s= £ ft An g u γu - hệ số an toàn, lấy bằng 1. Theo điều kiện ổn định tổng thể (cấu kiện chịu nén): N s= £ gc f jA φ - Hệ số uốn dọc (nén đúng tâm) 1.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN 1.2 Cấu kiện chịu uốn a.
Kiểm tra bền: M s = £ gc f Wn QS t= £ g c fv I xtw M, Q – moment uốn và lực cắt do tải trọng tính toán Wn – moment chống uốn của tiết diện thực I - moment quán tính S - moment tĩnh t – bề dày thành cấu kiện b. Kiểm tra độ võng: Δ ≤ [Δ] Δ – độ võng của dầm do tải trọng tiêu chuẩn gây ra [Δ] - độ võng cho phép 1.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN 1.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN 1. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN 1.3 Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm a. Kiểm tra bền: N M + £ gc f An Wn b.
Kiểm tra ổn định tổng thể (nén lệch tâm): N s = £ gc f j lt A φlt - Hệ số uốn dọc (nén lệch tâm) 1.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN 1.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN 1.5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG 1. Thép góc: Thép góc đều cạnh: L50x50x5 hay L50x5 Thép góc không đều cạnh: L70x50x6 1.5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG b. Thép I Ký hiệu I30, có chiều cao h = 30 cm 1.5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG c. Thép [ Ký hiệu: [22 có chiều cao h = 22 cm 1.5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG d.
Các loại hình thép khác 1.5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG 1.2 Thép tấm Thép tấm phổ thông: t = 4 ~ 60 mm, b = 160 ~ 1050 mm, L = 6 ~ 12 m Thép tấm dày: t = 4 ~ 160 mm (modun chiều dày 0.0 mm) b = 600 ~ 3000 mm (cấp 100 mm), L = 4 ~ 8 m Thép tấm mỏng: t = 0.5 QUY CÁCH THÉP XÂY DỰNG 1.3 Thép hình dập, cán nguội DẦM THÉP 2.2 Dầm định hình 2 2.3 Dầm tổ hợp 2.4 Ổn định tổng thể 2.5 Ổn định cục bộ 2.7 Liên kết cánh và bụng dầm 2.8 Chi tiết đầu dầm 2.10 Dầm có tiết diện không đối xứng 1 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP 2.1 Phân loại dầm + Dầm thép là cấu kiện được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng, chịu uốn là chủ yếu + Phạm vi ứng dụng: dầm đỡ sàn công tác, dầm cầu chạy, dầm đỡ mái, dầm tường, xà gồ, dầm cầu… + Dầm được chia thành hai loại: dầm định hình và dầm tổ hợp + Dầm định hình được làm từ thép định hình + Dầm tổ hợp được tạo thành từ thép tấm: dầm tổ hợp hàn, dầm tổ hợp đinh tán, dầm tổ hợp bu lông + Dầm có tiết diện đối xứng hoặc không đối xứng + Theo sơ đồ có thể chia ra dầm đơn giản, dầm liên tục và dầm công sôn + Dầm có thể được làm từ nhiều loại thép + Dầm tiết diện đặc, dầm có lỗ 2 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP a. Dầm định hình 3 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP 4 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP b. Dầm tổ hợp + Dầm tổ hợp được tạo thành từ thép tấm dùng liên kết hàn, đinh tán hoặc bu lông để liên kết cánh và bụng dầm 5 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP 2.2 Bố trí hệ dầm a. Hệ dầm đơn giản + Dầm được bố trí song song với cạnh ngắn của ô bản (dầm sàn) b.
Hệ dầm phổ thông + Dầm chính đặt song song cạnh lớn của ô bản, tựa lên cột + Dầm phụ đặt song song cạnh bé của ô bản, tựa lên dầm chính và truyền tải trọng sàn xuống dầm chính + Sử dụng cho sàn có BxL ≤ 36x12m hay khi q ≤ 3000 daN/m2 6 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP c. Hệ dầm phức tạp + Dầm chính đặt song song cạnh lớn của ô bản + Dầm phụ đặt song song cạnh bé của ô bản + Dầm sàn đặt vuông góc với dầm phụ + Sử dụng cho sàn có q > 3000 daN/m2 7 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP d. Các hình thức liên kết dầm với nhau + Liên kết chồng + Liên kết bằng mặt + Liên kết thấp 8 2.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM THÉP 2.
