Giáo Trình: Cơ sở tính toán chung các kết cấu kim loại máy trục potx

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
KHOA




Giáo Trình




Cơ sở tính toán chung các
kết cấu kim loại máy trục






31
Phần I
CƠ SỞ TÍNH TOÁN CHUNG
CÁC KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
Chương 1
VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP
§1.1 KHÁI NIỆM VỀ KẾT CẤU THÉP
1.1.1. Đònh nghóa kết cấu thép, [17].
Các thanh thép đònh hình (thép chữ C : [; thép chữ I; thép chữ L v.v…) hoặc các tấm thép
chúng liên kết với nhau (liên kết hàn, liên kết tán đinh, liên kết bu lông) tạo nên những kết cấu cơ
bản, sau đó các kết cấu cơ bản lại được liên kết với nhau tạo thành một kết cấu chòu lực hoàn

chỉnh gọi là kết cấu thép.
Ví dụ: Xét kết cấu thép của cần trục tháp bánh lốp Gottwalld gồm có: kết cấu thép cần
của cần trục, kết cấu thép của tháp… Xét kết cấu thép của cầu chuyển tải container gồm: kết cấu
thép hệ chân đỡ, kết cấu thép công son nâng hạ, kết cấu thép dầm chính, kết cấu thép khung cẩu
container (thiết bò mang hàng), v.v…, (xem các hình vẽ ở phần mở đầu).
1.1.2. Nhiệm vụ và đối tượng môn học kết cấu thép.
a) Nhiệm vụ:
+ Tính toán công trình theo độ bền nhằm đảm bảo cho công trình có khả năng chòu tác
dụng của tải trọng cũng như các nguyên nhân khác mà không bò phá hoại.
+ Tính toán công trình theo độ cứng nhằm đảm bảo cho công trình không có chuyển vò và
dao động lớn (khi không đủ độ cứng, công trình có thể mất trạng thái làm việc bình thường ngay
cả khi điều kiện bền vẫn đảm bảo).
+ Tính toán công trình theo độ ổn đònh nhằm đảm bảo cho công trình có khả năng bảo
toàn vò trí và hình dạng ban đầu của công trình dưới dạng cân bằng trong trạng thái biến dạng.
b) Đối tượng nghiên cứu:
+ Môn học Kết cấu thép nghiên cứu cách tính độ bền, độ cứng, độ ổn đònh của toàn bộ hệ
kết cấu thép của công trình gồm nhiều đơn vò công trình liên kết với nhau và nghiên cứu phương
pháp tính toán các công trình đó.
+ Ví dụ : tính toán kết cầu thép của cần trục chân đế loại có hệ cần cân bằng dùng vòi; ta
phải tính toán kết cấu thép của: hệ cần, tháp chữ A; hệ chân đỡ. Với bài toán kết cấu thép các tải
trọng hầu như chưa biết mà ta phải đi xác đònh chúng (phương, chiều, độ lớn, tính chất…) căn cứ
vào kết cấu và tình hình làm việc cụ thể của cần trục. Đặt các tải trọng vừa tìm được lên toàn bộ
cần trục, từ đó xác đònh được lực tác dụng lên từng đơn vò chòu lực, ta được: sơ đồ tính hệ cần, hệ
tháp, hệ chân đỡ. Như vậy có thể nói rằng : Sau khi nghiên cứu công trình theo nhiệm vụ của
môn học Kết cấu thép ta đưa bài toán trở về bài toán của môn Cơ học kết cấu.
1.1.3. Đặc điểm của kết cấu thép, [08].
a) Kết cấu thép có những ưu điểm sau khiến nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều công trình
nói chung và các máy xếp dỡ nói riêng :
+ Khả năng chòu lực lớn, độ tin cậy cao. Kết cấu thép có khả năng chòu lực lớn do vật liệu
thép có cường độ lớn. Độ tin cậy cao do cấu trúc thuần nhất của vật liệu, sự làm việc đàn hồi và

dẻo của vật liệu gần sát với các giả thuyết tính toán. Sự làm việc thực tế của kết cấu thép phù
hợp với lý thuyết tính toán.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

32

+ Trọng lượng nhẹ : Kết cấu thép nhẹ nhất so với các kết cấu chòu lực : bê tông cốt thép,
gạch, đá, gỗ (so sánh trọng lượng khi cùng thực hiện một nhiệm vụ như nhau).
+ Tính công nghiệp hóa cao : Do sự sản xuất vật liệu (thép cán) được thực hiện hoàn toàn
trong nhà máy.
+ Tính cơ động trong vận chuyển, lắp ráp : Do trọng lượng nhẹ, việc vận chuyển và lắp
ráp kết cấu thép dễ dàng và nhanh chóng.
+ Tính kín : Vật liệu và liên kết kết cấu thép có tính kín không thấm nước, không thấm
dầu, không thấm khí nên thích hợp nhất cho các công trình bể chứa chất lỏng, chất khí.
+ Tính dễ liên kết : kết cấu thép dễ dàng liên kết bằng các mối liên kết như : liên kết hàn,
khi cần tháo rời thì dùng liên kết bu lông, thuận tiện cho việc chế tạo, lắp ráp, vận chuyển đến
nơi sử dụng.
b) Kết cấu thép có những nhược điểm sau khiến nó bò hạn chế sử dụng :
+ Dễ bò gỉ : Trong môi trường không khí ẩm, nhất là trong môi trường xâm thực (môi
trường axít, muối) kết cấu thép bò ăn mòn hóa học và điện hóa nhanh chóng. Do vậy tránh dùng
thép ở nơi ẩm ướt, luôn có lớp bảo vệ cho thép như : sơn phủ bọc.
+ Chòu lửa kém : Ở nhiệt độ 500
o
C ÷ 600
o
C thép chuyển sang dẻo, mất nhả năng chòu
lực.
+ Giá thành thép cao hơn các vật liệu khác. Vì vậy việc tiết kiệm thép là một yêu cầu
quan trọng đối với người thiết kế. Cần phải luôn cải tiến thiết kế, kết cấu phù hợp, sáng tạo ra
các hình thức kết cấu mới, dùng kết cấu nối ghép bằng hàn.

1.1.4. Phạm vi sử dụng kết cấu thép trong ngành Máy xếp dỡ.
Do các đặc điểm nói trên kết cấu thép thích hợp với các công trình lớn (nhòp rộng, chiều
cao lớn, chòu tải trọng nặng), các công trình cần trọng lượng nhẹ, các công trình cần độ kín không
thấm nước, dầu. Phạm vi sử dụng kết cấu thép rất rộng như : khung nhà công nghiệp; khung nhà
có nhòp lớn như : nhà văn hóa, nhà thi đấu thể dục thể thao…; khung nhà nhiều tầng; kết cấu tháp
cao; kết cấu bản như các bể chứa dầu, bình chứa khí…
Trong các máy xếp dỡ, kết cấu thép chiếm một tỷ trọng rất lớn, nó hầu như là thành phần
chính tạo ra hình dáng và kích thước hình học của tất cả các máy nâng chuyển nói chung.
Ví dụ : Kết cấu thép hệ cần của cần trục (cần, vòi, giằng, giá chữ A …), hệ tháp (cột) ; sát xi,
khung cần trục; chân đế; dầm chính; con son cần trục cổng và cầu chuyển tải…; thiết bò công tác
của máy nâng; các thiết bò mang hàng như : móc cẩu, gầu ngoạm, khung cẩu container; khung đỡ
băng tải; bình chứa khí nén trong vận chuyển khí ép, v.v…

1.1.5. Các yêu cầu đặt ra khi thiết kế kết cấu thép, [08].
Cũng như mọi kết cấu khác, khi thiết kế kết cấu thép cần phải đạt được những yêu cầu
sau đây :
a) Yêu cầu về sử dụng - là yêu cầu cơ bản nhất đối với người thiết kế thể hiện ở các mặt :
+ Kết cấu thép phải thỏa mãn về mặt hình học do yêu cầu làm việc như : chiều cao nâng,
tầm với, khẩu độ, chiều dài công son, các yêu cầu về hệ cần cân bằng (nếu có)…tóm lại là cần
thỏa mãn về khoảng không gian yêu cầu phục vụ của cần trục.
+ Kết cấu thép phải thiết kế sao cho khi làm việc không làm ảnh hưởng, cản trở hay làm
hư hại các thiết bò khác.
Ví dụ : Khi thiết kế cầu cảng, một trong các thông số cần xác đònh là áp lực đơn vò của
cần trục lên cầu cảng; ngược lại khi thiết kế hay mua một cần trục để làm việc tại cầu cảng đó
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

33
cũng cần căn cứ vào áp lực đơn vò cho phép của cầu cảng. Tương tự như vậy khi thiết kế một xe
nâng trong kho, trong lòng container, trên bãi v.v…

+ Kết cấu thép phải thỏa mãn các yêu cầu chòu lực : độ bền, độ cứng vững, độ bền mỏi
(độ bền lâu), độ ổn đònh.
+ Tính thẩm mỹ : kết cấu có hình dáng đẹp, thanh thoát, hài hòa.
b) Yêu cầu về kinh tế thể hiện ở các mặt :
+ Tiết kiệm vật liệu : Vật liệu thép cần được sử dụng một cách hợp lý, đúng chỗ; đặc biệt
việc chọn giải pháp kết cấu hợp lý tiết kiệm rất lớn khối lượng vật liệu thép cần thiết để chế tạo.
Ngoài ra cần dùng những phương pháp tính toán tiên tiến.
+ Tính công nghệ của kết cấu bao gồm :
*) Tính công nghệ trong chế tạo : kết cấu được chế tạo sao cho phù hợp với điều kiện chế
tạo của phân xưởng và việc sử dụng những thiết bò chuyên dùng hiện có, kết cấu đơn giản nhất
mà vẫn đảm bảo được yêu cầu làm việc tránh phải sử dụng công nhân có tay nghề cao, do đó
giảm được công chế tạo.
*) Tính công nghệ trong lắp ráp, vận chuyển : Kết cấu thép đã được chế tạo đến khi lắp
dựng phải dễ dàng, nhanh chóng với những thiết bò sẵn có. Cũng có thể một số bộ phận máy trục
tự lắp dựng như cổng trục tự dựng hay tự dựng một phần trong qui trình công nghệ lắp ráp. Kết
cấu thép đã được chế tạo khi vận chuyển từ nơi chế tạo đến nơi sử dụng cũng phải dễ dàng
nhanh chóng bằng cách chia thành từng đơn vò vận chuyển hay vận chuyển cả kết cấu.
*) Tính công nghệ trong việc sử dụng, bảo quản, bảo dưỡng : Kết cấu thép phải có hình
dáng, cấu tạo tiện cho việc sử dụng, bảo dưỡng, kiểm tra, sơn bảo vệ.
+ Tính điển hình hóa trong thiết kế kết cấu thép. Ví dụ : điển hình hóa kiểu kết cấu cần,
kết cấu tháp, điển hình hóa kết cấu chân đỡ…theo kết cấu từng thể loại cần trục. Lợi ích của việc
điển hình hóa cũng tương tự như việc tiêu chuẩn hóa :
*) Về mặt thiết kế tránh được việc thiết kế lặp lại;
*) Về mặt chế tạo có thể chế tạo hàng loạt lớn những cấu kiện, do đó tạo điều kiện sử
dụng những thiết bò chuyên dùng, tăng được năng suất lao động và giảm thời gian chế tạo. Việc
dựng lắp cũng nhanh chóng dễ dàng hơn do có thể sử dụng những thiết bò dựng lắp thích hợp cho
loại kết cấu được dùng lặp nhiều lần.
1.1.6. Phương hướng phát triển kết cấu thép, [17].
Trong lónh vực nghiên cứu thiết kế kết cấu thép nói chung và kết cấu thép máy xếp dỡ
nói riêng, người ta luôn tìm mọi biện pháp nâng cao chất lượng sản phẩm và hạ giá thành nhờ

các biện pháp chủ yếu sau :
1) Tìm ra và hoàn thiện phương pháp tính toán mới.
Trong tính toán kết cấu thép, một phương pháp đã và đang được dùng phổ biến là phương
pháp tính theo ứng suất cho phép. Theo phương pháp này việc tính toán đơn giản và thuận tiện,
nhưng còn một khuyết điểm lớn nhất là : những kết cấu có công dụng và điều kiện làm việc
không giống nhau, tính chất chòu lực không giống nhau mà hệ số an toàn lại đều được chọn như
nhau. Do đó thường dẫn đến tình trạng hệ số an toàn chọn quá lớn hoặc quá nhỏ, dẫn đến hậu
quả là : kết cấu quá thừa bền (tiêu hao nhiều vật liệu) hoặc hư hỏng quá sớm. Do yêu cầu phát
triển sản xuất, nâng cao kỹ thuật thực nghiệm và phát triển công tác nghiên cứu đã thúc đẩy sự
phát triển lý thuyết tính toán. Do vậy thời gian gần đây đã hoàn thiện nhiều phương pháp tính
toán mới như phương pháp tính theo độ bền mỏi, phương pháp tính theo trạng thái giới hạn.
Những phương pháp này đã được khảo sát và nghiên cứu khá chính xác : tính chất tác dụng của
lực, cường độ của thép và tình hình làm việc của kết cấu, hệ số an toàn được chọn phù hợp với
tính chất chòu lực của kết cấu. Những phương pháp này đảm bảo cho kết quả chính xác hơn và
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

34

càng phù hợp với tính chất chòu lực thực tế của kết cấu. Do vậy có thể lợi dụng được đầy đủ tính
năng của thép và tiết kiệm thép.
2) Nghiên cứu cải tiến và sáng tạo ra hình thức kết cấu mới.
Một biện pháp hữu hiệu nhất để giảm nhẹ trọng lượng kết cấu thép là cải tiến hình thức
kết cấu. Xu hướng hiện nay là dùng phổ biến các kết cấu hình hộp, bản mỏng thay thế cho kết
cấu dàn. Hoặc trong một số kết cấu dùng kết cấu dàn có lợi hơn thì dùng thanh có tiết diện tròn
O thay thế cho thanh có tiết diện thép góc L, và thép chữ [
[[
[.
Hiện nay kết cấu thép trong ngành Máy xếp dỡ đã cải tiến rất nhiều để đáp ứng với nhu
cầu xếp dỡ hàng hóa hiện nay :
+ Cần trục chân đế có thiết bò đỡ quay kiểu mâm quay và cột quay, xu hướng chung hiện

nay là dùng thiết bò đỡ quay kiểu cột quay.
+ Kết cấu cần kiểu dàn trước đây mặt cắt ngang chủ yếu có dạng chữ nhật nay có xu
hướng chuyển sang tiết diện tam giác (xem hình phần mở đầu : 0.7b; 0.19b; 0.19c; 0.19d).
+ Hệ cần cân bằng dùng cơ cấu 4 khâu (cần, vòi, giằng, giá đỡ), 4 khớp bản lề đã chuyển
sang dùng cân bằng hệ cần dùng pa lăng (thực chất là lợi dụng lực căng của cáp nâng hàng để
cân bằng). Loại cần trục này do được cải tiến về hình thức kết cấu nên nó có thể tiết kiệm tới
50% vật liệu thép dùng làm kết cấu (xem hình 0.19).
3) Sử dụng rộng rãi liên kết bằng hàn đặc biệt là hàn tự động.
Dùng liên kết hàn có thể đơn giản hóa được cấu tạo kết cấu, làm cho cấu tạo mối liên kết
đơn giản, gọn nhẹ, do vậy có thể tiết kiệm được thép và giảm nhẹ được công chế tạo và lắp ráp,
rút ngắn thời gian chế tạo, tăng tốc độ thi công, hạ giá thành sản phẩm. Dùng liên kết hàn có thể
tiết kiệm được 30% lượng thép. Hiện nay kết cấu thép trong ngành giao thông vận tải phần lớn
đều dùng liên kết hàn.
4) Sử dụng kim loại nhẹ (hợp kim nhôm) hoặc thép có cường độ cao (hợp kim thấp).
Phương pháp này có hiệu quả giảm nhẹ kết cấu và tiết kiệm thép. Ở một số nước đã dùng
hợp kim nhôm để chế tạo cần của cần trục cảng, tự trọng của nó giảm được từ 30% ÷ 40%.
Các loại cần trục được chế tạo bằng thép hợp kim thấp có thể giảm được trọng lượng bản thân
khoảng 20%. Tuy vậy hiện nay hợp kim nhôm còn hiếm và đắt tiền nên chưa được dùng rộng
rãi.
5) Sử dụng kỹ thuật mới
Trong một số kết cấu đã dùng phương pháp ứng suất trước (phương pháp dự ứng lực) để
thiết kế chế tạo kết cấu thép. Sử dụng phương phương pháp này có thể tiết kiệm được tới 30%
lượng thép. Phương pháp này đã được ứng dụng rộng rãi trong kết cấu nhà và kết cấu cầu.
6) Qui cách hóa, tiêu chuẩn hóa và điển hình hóa kết cấu .
Điều đó giúp đơn giản hóa việc thiết kế chế tạo, rút ngắn thời gian chế tạo, đưa qui trình
chế tạo hàng loạt, tiến hành sản xuất có tính công nghiệp hóa qui mô lớn, giảm nhẹ sức lao động
và số lao động trong dây chuyền.

§1.2 THÉP DÙNG TRONG KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY XẾP DỢ

1.2.1. Phân loại thép, [08].
Thép và gang là hợp kim đen của sắt (Fe) và cacbon (C), ngoài ra còn có một số chất
khác có tỷ lệ không đáng kể như ô xy (O), Phốt pho (P), silic (Si), v.v…
Từ quặng sắt, thành phần chủ yếu là : ô xít sắt (Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
) người ta luyện trong lò
cao được gang là hợp kim của sắt Fe và cacbon C, trong đó C chiếm trên 1,7%. Qua lò luyện
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

35
thép để khử bớt C trong gang, người ta được thép. Có rất nhiều thép khác nhau do thành phần
hóa học, do phương pháp luyện, phương pháp rót. Dưới đây ta phân loại một số thép dùng trong
xây dựng và kết cấu công trình :
1) Theo thành phần hóa học của thép . Thép được phân ra :
+ Thép các bon với lượng các bon : %C < 1,7%.
+ Thép các bon thấp với lượng các bon : %C = 0,25%
+ Thép các bon trung bình với lượng các bon : %C = 0,25% ÷ 0,60%
+ Thép các bon cao với lượng các bon : %C =0,60% ÷ 1,7%
+ Thép hợp kim có thêm các thành phần kim loại khác như crôm (Cr), Niken (kền - Ni),
Măngan (Mn), …nhằm nâng cao độ bền của thép như tính chống gỉ, tăng độ bền. Thép hợp kim
thấp được dùng làm kết cấu thép với tỷ lệ các nguyên tố khác dưới 2,5%. Thép hợp kim vừa và
hợp kim cao không sử dụng làm kết cấu thép xây dựng và công trình.
2) Theo phương pháp luyện thép . Thép được phân ra :
+ Thép luyện bằng lò bằng : có năng suất thấp nhưng chất lượng cao, thép có cấu trúc

thuần nhất và điều chỉnh được trong quá trình luyện.
+ Thép luyện bằng lò quay : có năng suất cao nhưng chất lượng kém (lò Bessmer, lò
Thomas); nay đã áp dụng phương pháp luyện bằng lò quay tiên tiến, chất lượng tương đương lò
bằng và năng suất cao.
Với các phương pháp sản xuất hiện nay, không cần phân biệt thép lò bằng hay thép lò
quay, hai loại thép này coi như có chất lượng tương đương.
3) Theo phương pháp để lắng thép.
Thép lỏng từ lò luyện được rót vào các khuôn để nguội cho kết tinh lại. Tùy theo phương
pháp để lắng nguội – thép được chia ra :
+ Thép sôi : Thép khi nguội bốc ra nhiều bọt khí : oxy, oxyt cacbon (nên trông như sôi),
các bọt khí tạo nên những chỗ không đồng nhất trong cấu trúc của thép, khiến thép sôi có chất
lượng không tốt, dễ bò phá hoại giòn và bò lão hóa.
+ Thép tónh : Thép tónh trong quá trình nguội không có hơi bốc ra cuồn cuộn như thép sôi,
do đã được thêm những chất khử oxy như silic, nhôm, mangan. Những chất này khử hết oxy có
hại và những tạp chất phi kim loại khác tạo nên xỉ nổi trên mặt. Phần xỉ này được loại bỏ đi, thép
còn lại trở nên đồng nhất, chòu lực động tốt, khó bò phá hoại giòn. Thép tónh đắt hơn thép sôi,
được dùng trong những công trình quan trọng hoặc chòu tải trọng động lực.
+ Thép nửa tónh : Là trung gian giữa thép tónh và thép sôi.

1.2.2. Số hiệu thép, [14].

1) Các ký hiệu tiêu chuẩn chủ yếu trên thế giới.
Do những hoàn cảnh lòch sử, nước ta đã quen dùng tiêu chuẩn Nga (ГОСТ). Ngày nay
ngoài ГОСТ ra, các cán bộ kỹ thuật và người tiêu dùng cần phải biết các tiêu chuẩn của các
nước khác như : Mỹ, Nhật, Pháp, Đức , Anh, … là những nước phát triển và kỹ thuật tiên tiến.
Các Tiêu chuẩn Việt Nam có liên quan đến ký hiệu vật liệu kim loại gồm có (1.2.3 –
[14]):
– TCVN 1659 – 75 qui đònh các nguyên tắc ký hiệu cho vật liệu kim loại (thép, gang, hợp
kim màu). Dựa trên các nguyên tắc này có thể ký hiệu mọi loại thép, hợp kim màu theo các
thành phần hóa học chủ yếu.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

36

Bảng 1.1 Ký hiệu các tiêu chuẩn, [14].

Stt Tiêu chuẩn
Ký hiệu
tiêu chuẩn
Ghi
chú
Stt

Tiêu chuẩn
Ký hiệu
tiêu chuẩn
ghi chú

01 Việt Nam TCVN 05 Nhật Bản JIS
02 Nga
ГОСТ
Các nước châu Âu
03 Trung Quốc GB 06 Pháp AFNOR
AISI và SAE 07 Đức DIN
ASTM 08 Anh Quốc BS
AA
CDA
04

Mỹ-có nhiều
hệ tiêu chuẩn

UNS
+ Đối với thép được ký hiệu theo trật tự :
Ví dụ thép :12CrNi3A : có ≈ 0,12% C; ≈ 1%Cr; ≈ 3%Ni; ít P,S (mỗi nguyên tố ít
hơn 0,025%).
Ví dụ thép : 210Cr12 : có ≈ 2,10%C; ≈ 12% Cr.
+ Đối với hợp kim màu được ký hiệu theo trật tự :




Ví dụ thép : AlCu4Mg là hợp kim nhôm có : ≈ 4,00%Cu; ≈ 1,00%Mg.
2) Ký hiệu thép xây dựng và công trình theo Tiêu chuẩn Việt Nam, Nga, Trung Quốc
(Phân loại theo công dụng – bảng 1.2).
TCVN 1765-75 qui đònh các mác thép và yêu cầu kỹ thuật cho nhóm này. Nói chung các
mác thép được ký hiệu bằng CT (với nghóa : C – cacbon, T – thép) và số chỉ giới hạn bền kéo tối
thiểu tính bằng kG/mm
2
, và cuối cùng có thể có thêm chữ “s” để chỉ thép sôi, “n” để chỉ thép
nửa lặng (nửa tónh), còn đối với thép lặng (tónh) thì không cần thêm chữ gì cả. Thép còn được
chia thành 3 phân nhóm nhỏ – căn cứ vào công dụng.
Bảng 1.2 - Ký hiệu thép xây dựng và công trình theo T/C Việt Nam, Nga, Trung Quốc.
Tiêu chuẩn
Các ký hiệu
Việt Nam
TCVN 1765-75
Nga

ГОСТ 380-71
Trung Quốc
GB 700-79
Thép các bon CT C
T
A
Giới hạn bền kéo tối thiểu [kG/mm
2
]
Ghi trực tiếp giá
trò bền kéo tối
thiểu.
Ghi theo phân
cấp độ bền : 0, 1,
2, 3, 4, 5, 6.
Ghi theo phân
cấp độ bền : 1, 2,
3, 4, 5, 6, 7.
Chỉ thép sôi s KП F
Chỉ thép nửa tónh (nửa lặng). n
ПC
b
Chữ
cuối
cùng
Chỉ thép tónh (lặng). Không ghi gì cả
CП
Không ghi gì cả
- Phân nhóm A : Chỉ qui đònh cơ tính.
- Phân nhóm B : Chỉ qui đònh thành phần hóa học.

- Phân nhóm C : Qui đònh cả thành phần hóa học lẫn cơ tính.
Ký hiệu hóa
học nguyên tố
gốc.

Ký hiệu hóa học và lượng phần trăm
trung bình lần lượt cho từng nguyên tố
hợp kim, nếu
≈
1% thì không ghi.

Phần vạn C

(1/10 000)
Ký hiệu hóa học và lượng phần trăm
trung bình lần lượt cho từng nguyên tố
hợp kim, nếu
≈
1% thì không ghi.

Cuối ký hiệu ghi
chữ A là chất
lượng cao (ít P,S).

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

37
Việc qui đònh cụ thể xem [14], tuy nhiên cần lưu ý một số điểm sau:
a) Phân nhóm A (Nga ký hiệu cũng là A) :
Như trên đã nói phân nhóm A chỉ qui đònh cơ tính mà không qui đònh thành phần hóa

học, tức là về nguyên tắc thép có thành phần hóa học tùy ý miễn sao đạt được các chỉ tiêu cơ tính
qui đònh.
Ngoài ra GB còn ký hiệu thép theo phương pháp nhiệt luyện, lúc đó ở ngay sau chữ A có
các chữ :”Y” hay “J” cho thép lò quay, còn lò Mác tanh (lò bằng thì không ghi gì cả).
Ví dụ (tương đương) :
b) Phân nhóm B (Nga ký hiệu là Б):
Công dụng chủ yếu của thép phân nhóm B là làm kết cấu hàn bởi vì nó được bảo đảm về
thành phần hóa học, trong đó các bon và các nguyên tố ảnh hưởng xấu đến tính hàn như Mn,
Cr, Môlípđen (Mo), và Vani đều được khống chế với hàm lượng thấp. Có thể coi phần lớn
thép phân nhóm B có các bon thấp (<0,25%C) và tất cả không hợp kim hóa hay chỉ hợp kim hóa
thấp nên nói chung có tính hàn cao và tốt.
TCVN
1765 - 75
ГОСТ
380-71
GB
700-79
TCVN
1765 - 75
ГОСТ
380-71
GB
700-79
CT31 C
T
0 CT38Mn C
T
3Г

CT33s C

T
1KП A1F, AY1F CT42s C
T
4KП A4F, AY4F, AJ4F
CT33n C
T
1ПC A1b, AY1b CT42n C
T
4ПC A4b, AY4b, AJ4b
CT33 C
T
1CП A1, AY1 CT42 C
T
4CП A4, AY4, AJ4.

CT34s C
T
2KП A2F, AY2F, AJ2F CT51n CT5ПC A5b, AY5b, AJ5b
CT34n C
T
2ПC A2b, AY2b, AJ2b CT51 C
T
5CП A5, AY5, AJ5.
CT34 C
T
2CП A2, AY2, AJ2
CT52nMn

C
T

5ГПC
CT38s C
T
3KП A3F, AY3F, AJ3F
CT38n C
T
3ПC A3b, AY3b, AJ3b CT61n CT6ПC A6b, AY6b, AJ6b
CT38 C
T
3CП A3, AY3, AJ3. CT61 C
T
6CП A6, AY6, AJ6.
A7, AY7.

TCVN
1765 - 75
ГОСТ
380-71
GB
700-79
TCVN
1765 - 75
ГОСТ
380-71
GB
700-79
BCT31 БC
T
0 - BCT38Mn БC
T

3ГПC

-
BCT33s БC
T
1KП B1F, BY1F BCT42s БC
T
4KП B4, BY4, BJ4.
BCT33n БC
T
1ПC - BCT42n БC
T
4ПC -
BCT33 БC
T
1CП B1, BY1. BCT42 БC
T
4CП B4, BY4, BJ4.
BCT34s БC
T
2KП B2F, BY2F, BJ2F BCT51n БCT5ПC -
BCT34n БC
T
2ПC - BCT51 БC
T
5CП B5, BY5, BJ5.
BCT34 БC
T
2CП B2, BY2, BJ2 BCT52nMn БC
T

5ГПC

-
BCT38s БC
T
3KП B3F, BY3F, BJ3F BCT61n БCT6ПC -
BCT38n БC
T
3ПC BCT61 БC
T
6CП B6, BY6, BJ6.
BCT38 БC
T
3CП B3F, BY3F, BJ3F - - B7, BY7.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

38

Về mặt ký hiệu :
+ TCVN 1765-75 qui đònh phân nhóm B tương tự như phân nhóm A song ở trước có thêm
chữ B. Tuy ký hiệu cũng có các số như ở phân nhóm A nhưng ở đây trong phân nhóm B các số
không mang ý nghóa trực tiếp nào cả vì về nguyên tắc thép chỉ có thành phần qui đònh còn cơ
tính có thể rất khác nhau (do ở các dạng nhiệt luyện khác nhau chẳng hạn).
+ Tiêu chuẩn của Nga ГОСТ 380-71 : thêm chữ Б ở phía trước.
+ Tiêu chuẩn của Trung Quốc : GB 700-79: thay chữ A bằng chữ B.
Ví dụ xem bảng (tương đương).
Như vậy các thép đem làm kết cấu hàn phải dùng các mác phân nhóm B, chứ không phải
phân nhóm A. Ví dụ : dùng mác BCT38 chứ không phải mác CT38.
c) Phân nhóm C (Nga ký hiệu là B):

Công dụng chủ yếu của thép phân nhóm C là làm kết cấu hàn chòu lực bởi vì nó được bảo
đảm về thành phần hóa học và cả cơ tính. Ví dụ : CCT34N, CCT34, CCT38n, CCT38.
Về mặt ký hiệu :
+ TCVN 1765-75 qui đònh phân nhóm C tương tự như phân nhóm A song ở trước có thêm chữ
C; song không bao gồm đầy đủ các mác ở phân nhóm A mà chỉ có các mác: (theo bảng)
Như vậy không có các mác ứng với các số 31, 33, 61.
+ Tiêu chuẩn của Nga ГОСТ 380-71 : thêm chữ B ở phía trước.
Gần đây (1998) ở Nga đã thònh hành tiêu chuẩn mới về thép
thông dụng, không dùng các số thứ tự để chỉ cấp độ bền mà ký
hiệu theo giới hạn bền kéo tối thiểu theo đơn vò Mpa. Các mác
thép trình bày ở bảng 2.2 theo tiêu chuẩn ГОСТ 27772-88 -
[26] (tr.21) có thể được xem như thuộc phân nhóm C vì được qui
đònh cả cơ tính lẫn thành phần hóa học.

+ Tiêu chuẩn của Trung Quốc : GB 700-79: thay chữ A bằng chữ C. Ví dụ (tương đương):
3) Ký hiệu thép xây dựng và công trình theo Tiêu chuẩn Nga (Phân loại theo cường độ thép)
a) Thép các bon thấp cường độ thường : Là thép các bon thấp có :
+ Giới hạn chảy vào khoảng : 2200 ÷ 2500 daN/cm
2
.
+ Giới hạn bền vào khoảng : 3700 ÷ 4200 daN/cm
2
.
Thép các bon thấp dùng trong xây dựng và công trình gồm hai số hiệu : C
T
3 và C
T
3ПС
(C
T

3 nửa tónh) . Thép C
T
3 chứa 0,14% ÷ 0,22% cácbon; thép C
T
3Γ có tăng thêm hàm lượng các
bon tới 0,8% ÷ 1,1% mangan (gấp đôi so với C
T
3).
Vì thép làm kết cấu chòu lực phải đảm bảo cả độ bền và tính dễ hàn, chòu được tác động
xung kích (tải trọng động), nên chỉ được dùng thép nhóm B (tiêu chuẩn Nga). Căn cứ vào yêu
CCT34s CCT42s
CCT34n CCT42n
CCT34 CCT42
CCT38s CCT51n
CCT38n CCT51
CCT38 CCT52nMn
CCT38nMn



TCVN
1765 - 75
ГОСТ

380-71
GB

700-79
TCVN
1765 - 75

ГОСТ

380-71
GB

700-79
- BC
T
1 - BCT38Mn BC
T
3ГПC

-
BCT34s BC
T
2KП C2F, CY2F, CJ2F BCT42s BC
T
4KП C4F, CY4F, CJ4F.
BCT34n BC
T
1ПC - BCT42n BC
T
4ПC -
BCT34 BC
T
1CП C2, CY2, CJ2 BCT42 BC
T
4CП C4, CY4, CJ4.
BCT38s BC
T

3KП C3F, CY3F, CJ3F BCT51n BCT5ПC -
BCT38n BC
T
3ПC - BCT51 BC
T
5CП C5, CY5, CJ5.
BCT38 BC
T
3CП C2, CY3, CJ3 BCT52nMn BC
T
5ГПC

-

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

39
cầu độ dai xung kích (va đập) thép BC
T
3 và BC
T
3 Γ lại được chia làm 6 hạng : Ví dụ hạng 2
không cần bảo đảm độ dai xung kích; hạng 6 phải bảo đảm sau khi bò lão hóa cơ giới, hạng 5
phải đảm bảo cả ở nhiệt độ thấp. Qui phạm cho phép dùng trong xây dựng 3 hạng : thép sôi hạng
2 (BC
T
3 KП2), thép nửa tónh hạng 6 (BC
T
3 ПC6), thép nửa tónh có mangan và thép tónh hạng 5
(BC

T
3ΓПC5 và BC
T
3CП5).
b) Thép cường độ khá cao: Là thép các bon mang nhiệt luyện hoặc thép hợp kim thấp:
+ Giới hạn chảy vào khoảng : 2900 ÷ 3900 daN/cm
2
.
+ Giới hạn bền vào khoảng : 4300 ÷ 5400 daN/cm
2
.
Các thép hợp kim thấp thông dụng cho kết cấu có 6 loại :
09Γ2, 09Γ2C, 14Γ2, 10Γ2C1,15XCHД, 10XCHД,
Ý nghóa ký hiệu như sau :
+ Đầu tiên là con số chỉ phần vạn các bon;
+ Tiếp theo là tên các thành phần hợp kim; (Γ – măngan; C – silíc; X – crôm; H – niken;
Д – đồng; Φ - vani; v.v…
+ Con số đứng sau chỉ % của chất, nếu tỷ lệ lớn hơn 1%. Ví dụ : thép 09Γ2C : có 0,09%
C, Măngan ≈ 2%; silíc ≈ 1%. Sử dụng thép có cường độ cao có thể giảm được 20 – 25% trọng
lượng kết cấu.
c) Thép cường độ cao: gồm các thép hợp kim đem nhiệt luyện :
+ Giới hạn chảy cao hơn : 4400 daN/cm
2
.
+ Giới hạn bền cao hơn : 5900 daN/cm
2
.
Ví dụ các thép cường độ cao: 16Γ2AΦ; 12Γ2CMΦ;
Sử dụng thép có cường độ cao có thể giảm được 25 – 30% trọng lượng kết cấu.
Việc lựa chọn các số hiệu thép cho kết cấu phải dựa vào các yếu tố : đặc điểm gia tải (tónh,

động, lặp, rung động…), trạng thái ứng suất (phẳng, khối), phương pháp liên kết,v.v…

§1.3 SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
1.3.1.Sự làm việc chòu kéo của thép, [08].
Sự làm việc chòu kéo là dạng làm việc cơ bản của thép, đặc trưng cho sự chòu lực của
thép dưới tác dụng của tải trọng. Qua nghiên cứu sự làm việc chòu kéo của thép, ta có các đặc
trưng cơ học chủ yếu của thép như: ứng suất giới hạn, biến dạng giới hạn, môđun đàn hồi.
a) Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi kéo.
Mang kéo một mẫu thép mềm C
T
3 bằng tải trọng tónh tăng dần và vẽ đồ thò quan hệ giữa
ứng suất σ và biến dạng tỷ đối ε, ta được biểu đồ kéo của thép như hình 1.1. Trục tung biểu thò
ứng suất σ = P/A, kN/cm
2
. Trục hoành biểu thò biến dạng tỷ đối ε = ∆l/l.100%; trong đó A, l là
tiết diện ban đầu và chiều dài ban đầu của mẫu.
Đường cong biểu đồ gồm các đoạn cong sau (h1.1)
+ Đoạn O đến A, tương ứng với ứng suất từ 0 đến khoảng 2000 daN/cm
2
, là một đường
thẳng. Trong giai đoạn này, ứng suất và biến dạng tỷ lệ bậc nhất với nhau, vật liệu tuân theo
đònh luật Húc :
σ
= E
ε
, trong đó mô đun đàn hồi E là hệ số góc của đường thẳng OA. Đối với
thép C
T
3, E = 2,06.10
6

daN/cm
2
. Giai đoạn này gọi là giai đoạn tỷ lệ, ứng suất tương ứng với
điểm A gọi là giới hạn tỷ lệ
σ
tl
.
Bên trên điểm A một chút cho tới điểm A’, đường thẳng hơi cong đi, không còn giai đoạn
tỷ lệ bậc nhất nữa, nhưng thép vẫn làm việc đàn hồi, nghóa là biến dạng sẽ hoàn toàn mất đi khi
không còn tải trọng. Ứng suất tương ứng với điểm A’ gọi là giới hạn đàn hồi
σ
đh
là giới hạn của
vùng làm việc đàn hồi của thép. Thực tế,
σ
đh
khác rất ít với
σ
tl
nên nhiều khi người ta đồng nhất
hai giai đoạn làm việc này.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

40

+ Đoạn A’B, là một đường cong rõ rệt. Thép không còn làm việc đàn hồi nữa; mô đun
đàn hồi E giảm dần đến bằng 0 ở điểm B, ứng với ứng suất chừng 2400 daN/cm
2
. Giai đoạn này
gọi là giai đoạn đàn hồi dẻo.

+ Đoạn BC, hầu như là đoạn nằm ngang ; gọi là giai đoạn chảy dẻo. Biến dạng tự động
tăng trong khi ứng suất không đổi. Đoạn nằm ngang ứng với biến dạng từ
ε
= 0,2% đến
ε
=
0,25% được gọi là thềm chảy. Ứng suất tương ứng với giai đoạn chảy dẻo gọi là giới hạn chảy
σ
c
Nếu tại điểm C mà ta cất tải trọng, biểu đồ giảm tải sẽ sẽ đi theo đường cong C0’ song song
với đường gia tải đàn hồi; thép có biến dạng dư : 00’.

















+ Đoạn C-D, quá giai đoạn chảy (quá trò số biến dạng
ε

= 0,25% đối với thép C
T
3), thép
không chảy nữa và lại có thể chòu được lực. Thép như được gia cường, nên giai đoạn này gọi là
giai đoạn củng cố. Quan hệ ứng suất – biến dạng là một đường cong thoải, biến dạng tăng nhanh
theo kiểu biến dạng dẻo. Mẫu thép bò thắt lại, tiết diện bò thu nhỏ và bò kéo đứt ứng với ứng suất
ở điểm D, khoảng 4000 daN/cm
2
đối với C
T
3. Ứng suất này gọi là giới hạn bền. Biến dạng lúc
kéo đứt rất lớn
ε
o
= 20% - 25%.
b) Các đặc trưng cơ học chủ yếu của thép.
Biểu đồ kéo của thép cho ta các đặc trưng cơ học chủ yếu của thép, được qui đònh trong
tiêu chuẩn đối với mỗi mác thép. Đó là:
+ Giới hạn tỷ lệ :
σ
tl

+ Giới hạn chảy :
σ
c
– quan trọng nhất, là ứng suất trong các cấu kiện chòu lực không
được phép vượt qua.
+ Giới hạn bền :
σ
b

+ Biến dạng khi đứt :
ε
o

+ Môđun đàn hồi : E
Ví dụ : Thép C
T
3 có các đặc trưng cơ tính như sau :
+ Mô đun đàn hồi (khi kéo) : E = 2,10.10
6
kG/cm
2
. + Khối lượng riêng : γ = 7,83 T/m
3
.
+ Mô đun đàn hồi trượt : G = 0,81.10
6
kG/cm
2
. + Độ dãn dài khi đứt : ε
o
= 21%
+ Giới hạn chảy : σ
c
= 2400 -2800 kG/cm
2
+ Độ bền cơ học đảm bảo
+ Giới hạn bền : σ
b
= 3800 -4200 kG/cm

2
+ Tính dẻo cao
+ Độ dai va đập : a
k
= 50-100 J/cm
2
. + Tính hàn tốt (dễ hàn).

Hình 1.1 Biểu đồ kéo thép các bon thấp.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

41
1.3.2. Thép dùng làm kết cấu chòu tải trọng động – [13]
Theo qui phạm chia các kết cấu xây dựng và công trình làm 4 nhóm và có hướng dẫn việc
sử dụng các số hiệu thép cho mỗi nhóm. Sau đây là số hiệu thép cho nhóm 1:
Phạm vi sử dụng: Các kết cấu hàn hoặc các cấu kiện của nó làm việc trong điều kiện đặc
biệt nặng hay chòu tác dụng trực tiếp của tải trọng động, tải trọng rung động hoặc tải trọng di
động (dầm cầu trục, dầm của sàn công tác, các cấu kiện của kết cấu bunke, các cầu bốc dỡ chòu
trực tiếp tải trọng động: các bản mắt của dàn, các kết cấu nhòp và gối đỡ của hành lang băng tải,
các cột hàn đặc biệt của hệ thống đường dây điện (ĐDK) vượt qua nhòp lớn và có chiều cao hơn
60 m; các dầm đỡ cầu trục của các công trình thủy công…(bảng 1.2)

Bảng 1.2 - Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán của một số thép cán, (Bảng 50 -[13]).
Cường độ tiêu chuẩn
Mpa (kG/cm
2
)
Cường độ tính toán
Mpa (kG/cm

2
)
Stt

Mác thép
ГОСТ hoặc TY
Loại
thép
cán
Chiều

dày
thép
cán
(mm)
Giới hạn
chảy σ
σσ
σ
c
Giới hạn
bền σ
σσ
σ
b

Giới hạn
chảy σ
σσ
σ

c

Giới hạn
bền σ
σσ
σ
b

01 18CП ГОСТ 23570 –79

Tấm 4-20 235(2400) 370(3800)

230(2350) 360(3650)

02 18ГПC ГОСТ 23570 –79

Tấm 21-30 225(2300) 370(3800)

220(2250) 360(3650)

03 18ГCП ГОСТ 23570 –79

Tấm 31-40 235(2400) 390(4000)

230(2350) 380(3850)

04 BC
T
3ПC
ГОСТ 380 - 71

Tấm 21-40 225(2300) 370(3800)

215(2200) 350(3550)

05 BC
T
3ГПC
ГОСТ 380 - 71
Tấm 21-40 225(2300) 370(3800)

215(2200) 350(3550)

06 BC
T
3CП ГОСТ 380 – 71 Ống 10 225(2300) 370(3800)

215(2200) 350(3550)

07 BC
T
TПC
ГОСТ 14367-79

Tấm 10-40 295(3000) 430(4400)

280(2850) 410(4200)

09 09Г2C
ГОСТ 19281-73
Hình 4-9 345(3500) 490(5000)

330(3350) 465(4750)

10 09Г2C
ГОСТ 19281-73
Hình 10-20 325(3300) 470(4800)

310(3150) 450(4600)

11 09Г2C
ГОСТ 19281-73
Ống 21-32 305(3100) 460(4700)

290(2950) 440(4500)

12
10 Г2C1 ГОСТ 19281-73
Tấm 4 355(3600) 490(5000)

340(3450) 465(4750)

13
10 Г2C1 ГОСТ 19281-73
Tấm 5-9 345(3500) 490(5000)

330(3350) 465(4750)

14
10 Г2C1 ГОСТ 19281-73
Hình 10-20 335(3400) 480(4900)

320(3250) 455(4650)

15
10 Г2C1 ГОСТ 19281-73
Hình 21-32 325(3300) 470(4800)

310(3150) 450(4600)

16
10 Г2C1 ГОСТ 19281-73
Hình 33-60 325(3300) 450(4600)

310(3150) 430(4400)

17
10 Г2C1 ГОСТ 19281-73
Hình
61-100

295(3000) 430(4400)

280(2850) 410(4200)

18 15XCHД
ГОСТ 19281-73
Tấm 4-32 350(3560) 500(5110)

333(3389) 475(4842)

19
14 Г2AФ
TY-14-1-1217-75 Tấm 4-50 390(4000) 540(5500)

370(3750) 515(5250)

20
15 Г2AФДПC ГОСТ 19282-73
Tấm 4-32 390(4000) 540(5500)

355(3600) 490(5000)

21 10XCH
ГОСТ 19282-73
Tấm 4-32 390(4000) 530(5400)

355(3600) 480(4900)

22
16 Г2AФ ГОСТ 19282-73
Tấm 4-32 440(4500) 590(6000)

400(4100) 535(5400)

23
16 Г2AФ ГОСТ 19282-73
Tấm 33-50 410(4200) 570(5800)

375(3800) 520(5300)

24
18 Г2AФПC ГОСТ 19282-73
Tấm 4-32 440(4500) 590(6000)

400(4100) 535(5400)


§1.4 QUI CÁCH THÉP CÁN DÙNG LÀM KẾT CẤU THÉP, [08], [13].

Kết cấu thép được chế tạo từ các thép tấm, thép hình có nhiều loại kích thước khác nhau.
Nước ta đã ban hành tiêu chuẩn quốc gia về thép cán nóng TCVN 1650 – 75 đến TCVN 1657 –
75 bao gồm các thép tròn, thép ray, thép chữ [, thép chữ I, thép góc ∟,v.v… Về cơ bản, các loại
thép cán của tiêu chuẩn Việt Nam có kích thước giống như các loại thép cán theo tiêu chuẩn
Liên Xô ГОСТ năm 1972. Hiện nay Liên Xô đã sử dụng tiêu chuẩn mới loại 72* (Ví dụ ГОСТ
8510-72*) là sửa đổi của tiêu chuẩn năm 1972. Các qui cách thép hình theo TCVN năm 1975,
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

42

tương ứng với ГОСТ năm 1972. Đối với các loại thép chưa có trong tiêu chuẩn Việt Nam thì
dùng các tiêu chuẩn mới nhất của Liên Xô.
1.4.1.Thép hình.
a) Thép góc : (Hình 1.2.a) Thép góc có hai loại :
- Thép góc đều cạnh, theo TCVN 1656 –75 ;
- Thép góc không đều cạnh, theo TCVN 1657 –75, với tỷ lệ 2 cạnh khoảng 1:1,6.
Ký hiệu thép góc như sau, ví dụ :
- Thép góc đều cạnh : ∟40x40x4 hoặc ∟40x4
- Thép góc không đều cạnh : L63x40x4,trong đó hai số trên là bề rộng cánh, số sau cùng
là bề dày cánh.
Thép góc đều cạnh gồm 67 loại từ tiết diện nhỏ nhất là ∟20x3 đến lớn nhất là ∟250x20.

Thép góc không đều cạnh gồm 47 loại từ tiết diện nhỏ nhất là L25x16x3 đến lớn nhất là
L250x160x20. Đặc điểm của tiết diện thép góc là : cánh có hai mép song song nhau, tiện cho
việc cấu tạo liên kết. Chiều dài thanh thép góc được sản xuất từ 4 đến 13 m. Thép góc được dùng
làm :
- Thanh chòu lực như hệ thanh bụng, thanh biên của kết cấu giàn; ngoài ra ta có thể ghép
hai thép góc thành chữ T, chữ thập, chữ nhật v.v…(hình 1.2.b)
- Cấu kiện liên kết các kết cấu khác như ghép các bản thép thành tiết diện chữ I, liên kết
dầm với cột.
Thép góc là loại thép cán được dùng nhiều nhất trong kết cấu thép.
b)Thép chữ I:
Theo TCVN 1655-75,
gồm có 23 loại tiết diện, chiều
cao từ 100 đến 600 mm. Ký
hiệu, ví dụ : I30, ở đây 30 là
chiều cao tính ra cm. Từ các số
hiệu 18 đến 30, còn có thêm hai
tiết diện phụ, cùng chiều cao
nhưng cánh rộng và dày hơn,
ký hiệu thêm chữ “a”, ví dụ:
I22a. Chiều dài được sản xuất
từ 4 đến 13 m. Thép chữ I chủ
yếu làm dầm chòu uốn.
Độ cứng của dầm chữ I
theo phương trục x-x rất lớn so
với phương trục y-y. Cũng có
thể dùng thép chữ I làm cột, khi
đó nên tăng độ cứng đối với trục y-y bằng cách mở rộng thêm cánh, hoặc ghép hai thép I lại.
Một bất lợi của thép chữ I là cánh ngắn và vát chéo nên khó liên kết.
Trong trường hợp dùng thép chữ I làm ray treo cho cầu trục, cổng trục, cầu chuyển tải,
nên dùng thép chữ I chuyên dùng. Ở đây cho số liệu thép chữ I chuyên dùng làm ray treo theo

ГОСТ 5157-53* (Bảng 1.3)
c) Thép chữ [
[[
[
Theo TCVN 1654-75, gồm có 22 loại tiết diện, từ số hiệu 5 đến 40, Số hiệu chỉ chiều cao
tính bằng cm của tiết diện. Ký hiệu : [ kèm theo số hiệu, ví dụ : [22. Từ số hiệu 14 đến 24

Hình 1.2 Thép góc và ứng dụng

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

43
cũng có thêm loại tiết diện phụ “a”, cánh rộng và dày hơn, ví dụ:[22a. Chiều dài từ 4 đến 13 m.
Thép chữ [có một mặt bụng phẳng và các cánh vươn rộng nên tiện liên kết với các cấu kiện
khác. Thép chữ [thường được ghép thành thanh tiết diện đối xứng như hình vẽ (Hình 1.5).
Bảng 1.3 – Dầm chữ I dùng làm ray treo – ГОСТ 5157-53* - (tr.78 – [10]).
Trục x-x Trục y-y
h b d t R r
J
x
W
x
i
x
S
x
J
y
W
y

i
y
Ký
hiệu
Khối
lượng
kg/m
mm
Diện
tích
tiết
diện
cm
2
cm
4
cm
3
cm

cm
3
cm
4
cm
3
cm

18M 25,8 180

90 7 12

9 3,5 32,9
1760

196

7,31

112

132

29,3

2,00

24M 38,3 240

110

8,2 14

10,5 4 48,7
4630

386

9,75

220

280

60,9

2,40

30M 50,2 300

130

9 15

12 6 63,9
9400

627

12,02

360

490

75,4

2,77

36M 57,9 360

130

9,5 16

14 6 73,7
15 300

850

14,40

486

527

81,0

2,67

45M 77,6 450

150

10,5

18

16 7 98,7
31 900

1420

17,98

808

908

121,0

3,03

d) Các loại thép hình khác :
Ngoài 3 loại chính vừa nêu, thép cán đònh hình còn có nhiều loại tiết diện khác, thích hợp
cho từng công dụng riêng, ví dụ:
- Thép I cánh rộng, có tỷ lệ bề rộng cánh trên bề cao là: 1:1 đến 1:2, kích thước tiết diện
hxb từ 200x100 đến 100x320 (hình 1.6.a). Cánh có mép song song nên thuận tiện liên kết, cấu
kiện dùng làm dầm hay làm cột đếu tốt. Giá thành cao vì phải cán trên những máy cán lớn.
- Thép ống không hàn, có kích thước (đường kính ngoài x bề dày) từ 42x2,5 đến 500x15
mm (hình 1.6.b)

Hình 1.3 Thép chữ I và ứng dụng.


Hình 1.4 Thép chữ I Hình 1.5 Thép chữ [
và các kích thước và các ứng dụng

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

44

1.4.2.Thép tấm.
Thép tấm được dùng rộng rãi vì tính chất vạn năng, có thể
tạo ra các loại tiết diện có hình dạng và kích thước bất kỳ. Đặc
biệt trong kết cấu bản thì hầu như là toàn bộ là dùng thép tấm.
Thép tấm có các loại sau:
- Thép tấm phổ thông : có bề dày 4 ÷ 60 mm , rộng 600 ÷
2500 mm, chiều dài 2 ÷ 8m. Thép tấm phổ thông có 4 cạnh phẳng
nên sử dụng rất thuận tiện.
- Thép tấm dày, có bề dày 63 ÷ 160 mm, bề rộng từ 600 ÷
3000 mm, dài 3,5 ÷ 7,0 m.
- Thép tấm mỏng, có bề dày 0,2 ÷ 4 mm, bề rộng từ 160 ÷
1050 mm, dài 1,2 ÷ 4 m, dùng để dập các thanh thành mỏng v.v…
Ngoài ra, còn có loại thép tấm khác như: thép giải, rộng
dưới 200 mm, thép tấm có vân, thép tấm hình sóng.

1.4.3.Thép hình dập nguội.
Đây là loại thép hình mới so với thép cán. Từ các thép tấm mỏng, thép giải, dày 2-16 mm,
mang dập nguội mà thành. Có các loại tiết diện theo tiêu chuẩn (ГОСТ 8276-57 đến ГОСТ –
8283-57 v.v…) như: thép góc đều cạnh, thép góc không đều cạnh, thép chữ [, thép tiết diện
hộp…ngoài ra còn rất nhiều tiết diện theo yêu cầu riêng (hình 1.7). Thép hình dập có vành mỏng
nên nhẹ nhàng hơn nhiều so với thép cán. Nó được dùng chủ yếu cho các loại kết cấu thép nhẹ,
cho những cấu kiện chòu lực nhỏ nhưng có độ cứng lớn. Một khuyết điểm của thép hình dập
nguội là có sự cứng nguội ở những góc bò uốn; chống gỉ kém hơn.

Hình 1.7. Một số tiết diện của thép hình dập nguội.


Hình 1.6 –

Các loại tiết diện thép
hình khác.
a) Thép chữ I cánh rộng;
b) Thép ống.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

45
1.4.4. Số liệu kích thước thép tấm.
a) Thép tấm cacbon thường (ΓOCT 500-58)
Thép tấm cacbon thường còn gọi là thép tấm đen thường, sản xuất bằng thép cacbon
thường ký hiệu MCTO, MCT2, MCT3, MCT4, MCT5 (thép sôi – KΠ, thép lắng và nửa lắng
ΠC). Kích thước của thép tấm cacbon thường ghi ở bảng 1.4 (chiều dày từ 4 đến 60mm).
Ngoài ra theo yêu cầu riêng còn có thể sản xuất thép tấm có chiều dày trên 60mm đến
160mm (theo ΓOCT 5681-57), chiều rộng tới 3600mm và chiều dài tới 12000mm.
Thép tấm sản xuất bằng máy liên hoàn tự động có thể cuộn thành từng cuộn.
Khi kiểm tra chiều dày thép tấm phải đo cách góc tấm thép trên 100mm và cách cạnh tấm
thép trên 40mm.
Có thể sản xuất tấm thép có chiều dài lớn nhất ghi ở bảng 1.5.
b) Thép tấm cacbon tốt cán nóng (ΓOCT 500-58), có kích thước như bảng 1.4 chiều dày từ 4 đến
60 mm.
Ký hiệu thép các bon tốt cán nóng : 08KΠ, 10 KΠ – 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55,
60, 65, 70, 15Γ, 20Γ, 30Γ, 40Γ, 50Γ, 60Γ, 65Γ, 70Γ, 10Γ2, 30Γ2, 35Γ2, 40Γ2, 45Γ2, 50Γ2,
Cơ tính thép tấm cacbon tốt cán nóng xem thêm bảng 277a.[15]

Bảng 1.4 – Kích thước thép tấm, mm
(Ký hiệu δ - chiều dày; B – chiều rộng; L – chiều dài), (B.275).[15]

δ
δδ

δ

B L
600, 710, 1000 2000
1000, 1250 2500
1400 2800
1000, 1250, 1400, 1500, 1600 3000, 3500, 4200, 4500, 5000, 5500, 6000
4
–
4,5

1400, 1500, 1600 7000, 7500
1250 2500
1400 2800
1250, 1400, 1500, 1600 3000, 3500
1250, 1400, 1500, 1600 4200, 4500, 5000, 5500, 6000
5
–
5,5

1400, 1500, 1600, 1700 6500, 7000, 7500, 8000
1400 2800
1200, 1400, 1500 3000, 3500, 4200
1600 4200
6
–
7

1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800
4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 8000

1400 2800
1250, 1400, 1500 3000, 3500
1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 4200
1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000
8

1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2220
7500, 8000
1400 2800
1250, 1400, 1500 3000, 3500
1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 4200
9
–
10

1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200
4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 7500, 8000
1400 2800, 3500
1250, 1400, 1500 4200
1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200
4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000
11

1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300
7500, 8000
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

46

Bảng 1.4 – Kích thước thép tấm, mm (tiếp theo)

(Ký hiệu δ - chiều dày; B – chiều rộng; L – chiều dài), (B.275).[15]

δ
δδ
δ
B L
1400 4200
1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000,

12, 13,
14, 15
2100, 2200, 2300 8000
1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000,

16, 17,18,
19, 20

2100, 2200, 2300, 2400

8000
1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000,

21, 22, 24, 25, 26,
28, 30, 32

2100, 2200, 2300, 2400, 2500

8000
1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000,

2200, 2300, 2400, 2500

8000
34, 36, 38, 40, 42,
45, 50, 52, 53, 55,
56, 58, 60



1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500,

2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700,


7000
63, 65, 70, 75, 80,
85, 90, 95, 100

2800, 2900, 3000

1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000
2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700,


105, 110, 120, 125,
130
2800, 2900, 3000

1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 3500, 4000, 4500, 5000

2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700,


140, 150, 160
2800, 2900, 3000


c) Thép tấm và thép dẹt rộng bản làm bằng thép hợp kim chế tạo loại tốt (ΓOCT 500-58),
Thép tấm và thép dẹt rộng bản cán nóng dày từ 4 – 60 mm và thép tấm cán nguội dày 4 –
6 mm có kích thước xem thêm bảng 71.[15] (đối với thép dẹt rộng bản) và bảng 1.4 (thép tấm).
Ký hiệu một số thép tấm và thép dẹt rộng bản làm bằng thép hợp kim chế tạo loại tốt
(ΓOCT 500 – 58):
25ΧΓСΑ, 30ΧΓСΑ, 30ΧΓСHΑ,
12Χ2HBΦΑ, 12Χ2HBΦMΑ, 23Χ2HBΦΑ.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
This document was created with Win2PDF available at .
The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.
This page will not be added after purchasing Win2PDF.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

101
Chương 5

KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN DẦM
§5.1.CHỌN KÍCH THƯỚC DẦM TỔ HP.

5.1.1 – Giới thiệu chung về kết cấu dầm.
Dầm là một loại cấu kiện cơ bản được sử dụng rất rộng rãi trong kết cấu công trình, trong
chế tạo kết cấu thép của các
loại máy trục.

Về mặt chòu lực thì
dầm chủ yếu chòu uốn. Theo
đặc điểm cấu tạo tiết diện của
dầm người ta chia dầm làm 2
loại: dầm hình và dầm tổ hợp.
a) Dầm hình :
Là dầm làm từ các
thép hình, thường là các loại
thép chữ I, chữ [, v.v… chế tạo từ cán hay dập. Dầm hình có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, chi phí
thấp nên giá thành dầm hình thấp hơn giá thành dầm tổ hợp (xem hình 5.1).
b) Dầm tổ hợp :
Dầm tổ hợp là loại dầm chế tạo từ các loại thép tấm hoặc từ các thép tấm kết hợp với các
thép hình liên kết lại với nhau bằng phương pháp hàn hoặc tán đinh.
Nếu dùng liên kết hàn để liên kết các cấu kiện của dầm thì gọi dầm đó là dầm tổ hợp
hàn. Nếu dùng đinh tán hoặc bu lông để liên kết các cấu kiện của dầm thì gọi dầm đó là dầm tổ
hợp đinh tán hoặc dầm tổ hợp bulông.
So với dầm đinh tán thì dầm hàn tốn ít vật liệu hơn, chi phí chế tạo dầm ít hơn, chế tạo
đơn giản nên được dùng phổ biến hơn. Dầm đinh tán chòu tải trọng động và ảnh hưởng của chấn
động tốt hơn dầm hàn nên thường dùng làm dầm của các cần trục loại tải trọng lớn với chế độ
làm việc nặng hoặc rất nặng. Trên hình 5.2 giới thiệu một vài loại tiết diện dầm tổ hợp.

Hình 5.2 – Một vài loại tiết diện dầm tổ hợp.
a – Dầm 1 thành kết cấu hàn; b – Dầm 1 thành kết cấu tán đinh; c – Dầm 2 thành kết cấu hàn; d –
Dầm 2 thành kết cấu tán đinh.


Hình 5.1 – Dầm hình. a, b – thép cán phổ thông; c – thép cán chữ I
cánh rộng; d, e – thép hình thành mỏng dập.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

102
Trong kết cấu dầm để đánh giá tính hợp lý của tiết diện về khối lượng vật liệu khi chòu
uốn người ta xác đònh tỷ số:
3
F
W
k = (5.01)
ở đây W – mômen chống uốn của tiết diện.
F – diện tích tiết diện.
Tiết diện sử dụng vật liệu hợp lý là tiết diện mà ứng với 1 diện tích vật liệu F cho trước
tiết diện đạt được mômen chống uốn W lớn (so sánh tiết diện dầm có công dụng chung). Dầm tổ
hợp có sự phân bố vật liệu trên tiết diện dầm là hợp lý hơn nên có tính kinh tế hơn so với dầm
hình.

5.1.2 – Xác đònh các kích thước dầm tổ hợp.

a) Xác đònh chiều cao của dầm tổ hợp h.
Chiều cao của dầm tổ hợp có ảnh hưởng lớn đến độ bền, độ cứng, độ ổn đònh và tính kinh
tế của nó. Khi chiều cao của dầm tăng thì trọng lượng tấm thành (bản bụng) có tăng, song trọng
lượng của tấm biên (bản cánh) lại được giảm đi tương ứng để đảm bảo mômen chống uốn của
dầm giữ nguyên. Khi đó dầm sẽ có nhiều ưu điểm hơn dầm có cùng môđun chống uốn nhưng
chiều rộng bản cánh lớn.
Chiều cao lớn nhất của dầm h
max

hạn chế bởi điều kiện để
nhận được khối lượng dầm là nhỏ nhất G
min
. Chiều cao nhỏ nhất

của dầm h
min
hạn chế bởi điều kiện độ võng của dầm (f) và thời
gian tắt dao động (t).
Chiều cao tối ưu của dầm có thể xác đònh bằng tính toán.
Để sử dụng hoàn toàn vật liệu của dầm : căn cứ vào mômen uốn
dầm do tải trọng gây ra M để xác đònh môđun chống uốn cần
thiết của tiết diện dầm.

][
σ
M
W ≥
(5.02)
(Khi đó chiều cao dầm sẽ đạt tính kinh tế h
kt
)

– Chiều cao của dầm h
max
xác đònh theo điều kiện khối lượng
của dầm là nhỏ nhất nhưng vẫn đảm bảo nhận được mômen
chống uốn của tiết diện W cần thiết:
Đặt trọng lượng của một đơn vò chiều dài dầm là g, khi đó (5.1).[01]:
g = (g
t
+ g
b
).β ; (kG/m) (5.03)
ở đây g

t
= δ
t
.h.γ – trọng lượng 1 mét chiều dài bản thành dầm.
g
b
= 2F
b
.γ – trọng lượng 1 mét chiều dài 2 tấm biên của dầm.
γ – trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo dầm.
β – hệ số kết cấu phụ thuộc vào trọng lượng các gân tăng cứng và các bản
ngăn tăng cứng của dầm. β = 1,2 khi dầm chỉ có gân đứng (gân cơ bản); β = 1,3 khi dầm có thêm
1 cặp gân dọc.
Mômen quán tính của tiết diện (xem hình 5.3):
J = J
t
+ J
b
=
12
.
3
tt
h
δ
+ 2F
b
.
2
2







h
(5.04)
Hình 5.3 – Xác đònh chiều
cao của da
àm để khối lượng
dầm là nhỏ nhất.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

103
Công thức trên nhận được khi ta bỏ qua mômen quán tính của tấm biên đối với trục trung
hòa của nó và coi chiều cao thành dầm gần bằng chiều cao dầm: h
t
≈ h.
Diện tích tiết diện dầm:
F = 2F
b
+ F
t
(5.05)
Từ công thức (5.04) ta xác đònh mômen chống uốn của dầm như sau:
W =







2
h
J
=
6
.
2
tt
h
δ
+ F
b
.h (5.06)
rút ra: F
b
=






−=−
66
2
2

h
h
W
h
h
J
tt
δδ
(5.07)
thay F
b
vào (5.03) và biến đổi ta có:
g = (g
t
+ g
b
).β = (δ
t
.h.γ + 2F
b
.γ) = β.γ.(δ
t
.h + 2F
b
)
g = β.γ.















−+
6
2.
h
h
W
h
t
t
δ
δ
= 2β.γ.






+
3

h
h
W
t
δ
(5.08)
Để tìm chiều cao dầm tương ứng sao cho trọng lượng dầm là nhỏ nhất ta đạo hàm biểu
thức (5.08) theo h và cho bằng 0 để tìm cực trò:






+−=
3
.2
2
t
h
W
h
dg
δ
γβ
= 0 (5.09)
*) Chiều cao tiết diện dầm ứng với trọng lượng dầm nhỏ nhất tức chiều cao kinh tế của
dầm được tính từ công thức (5.09):

t

kt
W
h
δ
3
2
= ; h
kt
=
t
W
δ
3
(5.10)
*) Trọng lượng 1 đơn vò chiều dài dầm ứng với chiều cao kinh tế (thay h
2
=
t
kt
W
h
δ
3
2
= vào
(5.08)), (5.2).[01]:
g = 2β.γ.







+
3
h
h
W
t
δ
= 2.β.γ.h.






+
3
2
t
h
W
δ
=
3
4
βγh.δ
t
(5.11)

*) Theo (5.09) ta có






+−
3
2
t
h
W
δ
= 0 hay
3
h
h
W
t
δ
= ; thay giá trò này vào (5.07) ta có F
t
:
F
b
=







−
6
h
h
W
t
δ
=






−
63
hh
tt
δδ
=






6

h
t
δ
=
6
t
F
(5.12)
Xét một dầm có chiều cao chọn h
1
không phải chiều cao tối ưu (chiều cao kinh tế), trọng
lượng một mét chiều dài dầm tương tự công thức (5.11):
g
1
= 2.β.γ.h
1
.








+
3
2
1
t

h
W
δ
(5.13)
ký hiệu : α =
h
h
1
; xét tỷ số:
α
α
2
)1(
%100.
2
1
−
=
−
g
gg
.100% (5.14)
Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng: hàm trọng lượng theo chiều cao thay đổi rất ít
quanh giá trò chiều cao kinh tế h
kt
(khi chiều cao thay đổi 20% so với chiều cao kinh tế – trọng
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

104
lượng dầm thay đổi không quá 2,5%. Dễ dàng nhận thấy: khi chiều cao dầm càng lớn bản thành

dầm càng cao và càng mỏng thì dầm càng nhẹ; độ mảnh của thành dầm:
t
t
t
h
δ
λ
= khi đó sẽ càng
lớn.
Song độ mảnh của thành
dầm không được vượt quá một giới
hạn nhất đònh khi xét đến độ bền
của tấm thành dưới tác dụng của
ứng suất tiếp và vấn đề ổn đònh cục
bộ của nó. Vì vậy chiều cao lớn
nhất của dầm cần xác đònh theo
biểu thức sau, (5.3).[01]:
h
max
≤
t
W
δ
3
(5.15)
– Chiều cao nhỏ nhất của dầm
h
min
cần đảm bảo cho dầm khi sử
dụng không bò võng vượt quá giá

trò giới hạn cho phép.
Từ ý nghóa đó nên chiều cao
nhỏ nhất của dầm h
min
được xác
đònh từ công thức tính toán độ võng
của dầm f với điều kiện:
f ≤ [f] (5.16)
ở đây f – độ võng thực tế lớn nhất của dầm;
[f] – độ võng cho phép.
Do điều kiện sử dụng và kết cấu phải giới hạn độ võng của kết cấu thép. Đối với cầu trục
chạy điện chế tạo từ thép các bon C
T
3 theo các tiêu chuẩn kỹ thuật thường cho phép (xem
chương 1 phần II):
f ≤ [f] =
L
700
1
(5.17)
Theo TCVN 5575 – 1991 qui đònh độ võng đối với dầm và giàn cầu trục :
+ Chế độ làm việc nhẹ (bao gồm cầu trục tay, pa-lăng điện và pa lăng) : [f] = L/400;
+ Chế độ làm việc trung bình : [f] = L/500;
+ Chế độ làm việc nặng và rất nặng : [f] = L/600;

– Chiều cao dầm lựa chọn h:
Chiều cao h phải vừa đảm bảo yêu cầu sử dụng (yêu cầu độ cứng) h
min
vừa đảm bảo yêu
cầu kinh tế (yêu cầu để trọng lượng dầm là nhỏ nhất) h

max
. Gọi h
d
là chiều cao tiết diện dầm cần
lựa chọn thì:
h
min
≤ h
d
≤ h
max
và h
d
càng gần với h
kt
càng tốt.
– Nhận xét:
Khi thiết kế, chọn chiều cao dầm bằng chiều cao kinh tế h
kt
thì trọng lượng dầm là nhỏ
nhất (tính kinh tế), mặt khác hàm trọng lượng dầm theo chiều cao thay đổi rất ít quanh giá trò

Hình 5.4 – Đồ thò biểu diễn sự thay đổi trọng lượng của dầm
%100
1
x
g
gg −
khi thay đổi chiều cao dầm
α

=
h
h
1
.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

105
chiếu cao kinh tế . Vì vậy khi thiết kế có thể chọn chiều cao dầm khác so với chiều cao kinh tế
h
kt
mà vẫn đảm bảo yêu cầu kinh tế (xem hình 5.5).

b) Xác đònh kích thước thành dầm (h
t
, δ
δδ
δ
t
)
Kích thước các bộ phận của dầm tổ
hợp, chiều dày của các tấm và kích thước
của dầm tổ hợp được chọn sơ bộ. Sau khi
đã chọn được tiết diện dầm tổ hợp sẽ tiến
hành kiểm tra theo các điều kiện độ bền,
độ cứng và độ ổn đònh của dầm.

– Chiều cao thành dầm h
t

.
Chiều cao thành dầm h
t
gần bằng
chiều cao của dầm
h
t
≈ h
h
t
= h – 2δ
b

δ
b
– Chiều dày của một bản cánh
(tấm biên). Để sử dụng tiết kiệm các thép
tấm cán sẵn từ các nhà máy chế tạo, nên
lấy chiều cao tấm thành là bội số của
10cm. Khi đó mức độ hao phí vật liệu khi
chế tạo sẽ ít.
– Chiều dày thành dầm
δ
δδ
δ
t
.
Chiều dày thành dầm được xác đònh
đảm bảo điều kiện độ bền, độ cứng và độ ổn đònh cục bộ của thành dầm, thêm vào đó cần để ý
đến các điều kiện công nghệ và điều kiện chống gỉ của kết cấu dầm.

+ Chọn sơ bộ chiều dày thành dầm theo công thức kinh nghiệm (3.67a, b).[09]:
δ
t
= 7 +
1000
3
t
h
mm (5.18)
+ Chiều dày thành dầm tính theo điều kiện về bền cắt:
δ
t
≈
ct
Rh
Q
2
3
(5.19)
trong đó: Q – lực cắt tính toán,
R
c
– sức bền tính toán cho phép khi chòu cắt,
h
t
– Chiều cao thành dầm.
+ Chọn chiều dày thành dầm xuất phát từ điều kiện đảm bảo ổn đònh cục bộ của tấm
thành:

160

1
100
1
÷=
t
t
h
δ
(5.20)
+ Chiều dày thành dầm xuất phát từ điều kiện công nghệ:
δ
t
≥ 6 mm (5.21)
+ Với các dầm làm việc trong các điều kiện dễ bò gỉ:
δ
t
≥ 8 mm (5.22)
c) Xác đònh kích thước tấm biên (bản cánh dầm): δ
δδ
δ
b
, B.

Hình 5.5 - Đồ Thò chiều cao dầm, đảm bảo trọng
lượng dầm nhỏ nhất.
1 - δ
t
= 12mm; β = 1,2; 2 - δ
t
= 12mm; β = 1,3;

3 - δ
t
= 16mm; β = 1,2; 4 - δ
t
= 16mm; β = 1,3;

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

106
Bản cánh dầm (tấm biên) có kích thước chiều rộng B, chiều dày tấm biên δ
b
. Sau khi đã
chọn được chiều cao h, chiều dày tấm thành δ
t
thì từ điều kiện về độ bền chòu uốn của dầm, ta đi
xác đònh diện tích tiết diện tấm biên của dầm, chiều dày tấm biên δ
b
và chiều rộng tấm biên B.
Về mặt cấu tạo, tấm biên của dầm chỉ nên dùng một bản thép, vì nếu ghép từ 2 bản trở
lên (theo chiều dày) thì sẽ rất phức tạp và sẽ phát sinh ứng suất phụ trong bản cánh của dầm.
Chiều dày của bản thép làm tấm biên không vượt quá 50 mm với thép các bon và không quá 40
mm với thép hợp kim thấp.

– Chọn kích thước chiều dày
δ
δδ
δ
b
và chiều rộng tấm biên B:

Trên hình vẽ (7.6) giới thiệu quan hệ kích thước giữa chiều dày δ và chiều rộng B của
tấm biên chòu nén ở kết cấu dầm hàn và tán đinh căn cứ từ điều kiện ổn đònh của tấm.
















– Chọn kích thước tấm biên của dầm tổ hợp 1 thành và 2 thành (dầm hộp)
+ Chiều dày tấm biên δ
b
chọn sơ bộ (3.70).[09]:
δ
b
= (1,5 ÷ 2,0) δ
t
(5.23)
+ Chiều dày tấm biên của dầm hàn nên lấy lớn hơn chiều dày tấm thành và thường lấy
trong khoảng 12 ÷ 24mm.
+ Chiều rộng tấm biên B được xác đònh từ điều kiện đảm bảo ổn đònh cục bộ cho tấm

biên chòu nén. Chiều rộng B xác đònh sau khi đã chọn trước chiều dày tấm biên.
*) Đối với dầm 1 thành (chữ I):
B ≤ 30δ
b
: thép CT3
B ≤ 24δ
b
: hợp kim nhôm
*) Dầm 2 thành (dầm hình hộp):
Khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 tấm thành dầm hình hộp xác đònh từ điều kiện để hàn được
các vách ngăn bên trong. Khoảng cách này phụ thuộc vào chiều cao dầm và thường chọn (300 ÷
500)mm với dầm chiều cao h = (800 ÷ 1500 mm.
B
0
≥ 300 mm
B
0
≤ (50 ÷ 60)δ
b
: dầm hàn
B
0
≤ (60 ÷ 70)δ
b
: dầm tán đinh
Phần nhô ra của tấm biên (phần chìa) so với tấm thành:

Hình 5.6 – Kích thước tấm biên của dầm tổ hợp.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

107
b’ = (12 ÷ 15)δ
b

Ngoài ra để đảm bảo ổn đònh tổng thể của kết cấu dầm nên chọn như sau:
B =
h






÷
5
1
2
1

Dầm 1 thành: B ≥ 180mm;
hB ⋅≥
10
1
.
Dầm 2 thành:
5,3≤
B
h
;

60≤
B
L
.
Với h – chiều cao dầm;
L – khẩu độ của dầm.

d) Trình tự chọn tiết diện dầm tổ hợp:
Bước 1
: Căn cứ mômen uốn tính toán M xác đònh môđun chống uốn yêu cầu của dầm:
[ ]
σ
M
W =
(PPƯSCP) (5.24)
Rm
M
W
k
.
= (PPTTGH) (5.25)
Bước 2
: Từ chiều cao dầm đã chọn h, xác đònh mômen quán tính chính của tiết diện:
2
h
WJ ⋅= (5.26)
Bước 3
: Căn cứ chiều dày tấm thành δ
t
lựa chọn (đối với dầm 2 thành là 2 δ

t
) xác đònh
mômen quán tính của thành dầm đối với trục trung hòa.
12
.
3
tt
t
h
J
δ
= (5.27)
Bước 4
: Xác đònh mômen quán tính của các tấm biên (bỏ qua mômen quán tính riêng của
nó):








+=−=
4
2
2
'
h
FJJJJ

btb
⇒
4
.
2
h
FJ
bb
≈ (5.28)
Bước 5
: Từ đó xác đònh diện tích tiết diện tấm biên:
2
)(2
h
JJ
F
t
b
−
= (5.29)
Bước 6
: Sau khi chọn các kích thước của bản thép tấm biên xác đònh các kích thước sơ bộ
tấm biên, từ đó xác đònh được kích thước các phần tử riêng biệt của dầm (tấm biên, tấm thành)
và kích thước tiết diện dầm tổ hợp.
e) Kiểm tra bền dầm tổ hợp :
Tiết diện dầm tổ hợp tìm được sau khi tính toán và lựa chọn sơ bộ phải được kiểm tra lại
theo các điều kiện độ bền, độ cứng và độ ổn đònh.
– Điều kiện bền do mômen uốn:
[ ]
σσ

≤=
W
M
(PPƯSCP) (5.30)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -