Slide Kết cấu thép T.S Nguyễn Trung Kiên

1
KẾT CẤU THÉP
PHẦN CẤU KIỆN CƠ BẢN
TS. Nguyễn Trung Kiên
Bộ môn Kết cấu công trình
Khoa Xây dựng và Cơ học ứng dụng

Đại học Sư phạm kỹ thuật TPHCM, 09-2012
2
NỘI DUNG
• TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
• LIÊN KÊǶT HÀN VÀ LIÊN KÊǶT BU LÔNG
• TÍNH TOÁN DÂDZM THÉP
• TÍNH TOÁN CỘT THÉP
• TÍNH TOÁN DÀN THÉP
3
TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Kết cấu thép – cấu kiện cơ bản (Phạm Văn
Hội và các tác giả khác – NXB KHKT 2009)
• Kết cấu thép công trình dân dụng và công
nghiệp (Phạm Văn Hội và các tác giả khác –
NXB KHKT 2006)
• Bài tập thiết kế kết cấu thép (Trần Thị Thôn
– NXB ĐHQG TPHCM 2009)
• TCXDVN 338-2005
4
NỘI DUNG
• TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
• LIÊN KÊǶT HÀN VÀ LIÊN KÊǶT BU LÔNG
• TÍNH TOÁN DÂDZM THÉP
• TÍNH TOÁN CỘT THÉP

• TÍNH TOÁN DÀN THÉP
5
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
 ĐẶC ĐIỂM KÊǶT CÂǶU THÉP
 PHẠM VI ỨNG DỤNG KCT
 CÁC YÊU CÂDZU ĐÔǶI VỚI KCT
 VẬT LIỆU THÉP
 QUY TĂǶC CÁN THÉP TRONG
XÂY DỰNG
6
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
I.
ĐẶ
C
Đ
I
Ể
M C
Ủ
A K
Ế
T C
Ấ
U THÉP
•
Kh
ả
n
ă
ng ch

ị
u l
ự
c l
ớ
n,
độ
tin c
ậ
y cao
•
Thép có cường độ cao: f
y
=220 - 400Mpa
•
Cấu trúc đồng nhất của vật liệu
•
Tr
ọ
ng l
ượ
ng nh
ẹ
•
“Nhẹ nhất” so với kết cấu chịu lực khác
như bê tông, gạch, đá, gỗ  c=γ/f
•
Thép: c= 3,7.10
-4
m

-1
•
Gỗ: c= 5,4.10
-4
m
-1
•
Bê tông : c= 2,4.10
-3
m
-1
•
Công nghi
ệ
p hóa cao
• Vật liệu, kết cấu thực hiện trong nhà máy
Öu
Cấu trúc vi mô thép [µm]
Cấu trúc bê tông [cm]
7
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
I.
ĐẶ
C
Đ
I
Ể
M C
Ủ
A K

Ế
T C
Ấ
U THÉP

Tính c
ơ độ
ng trong v
ậ
n
chuy
ể
n và l
ắ
p ráp

Tính kín
•
Không thấm nước
•
Không thấm khí
 Bể chứa chất lỏng
Öu
Kết cấu Loggia KCTCấu trúc vi mô thép [µm] Bể chứa xăng dầu
8
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
I.
ĐẶ
C
Đ

I
Ể
M C
Ủ
A K
Ế
T C
Ấ
U THÉP
•
Ch
ị
u g
ỉ
kém
Khuyết

B
ả
o v
ệ
b
ằ
ng : s
ơ
n, m
ạ
k
ẽ
m, m

ạ
nhôm, …
9
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
I.
ĐẶ
C
Đ
I
Ể
M C
Ủ
A K
Ế
T C
Ấ
U THÉP
Khuyết
•
Ch
ị
u l
ử
a kém
• Vật liệu không cháy
• Vật liệu chuyển sang dẻo, mất khả
năng chịu lực từ t=500-600
o
C


B
ả
o v
ệ
b
ằ
ng : s
ơ
n ch
ố
ng l
ử
a,
bê tông, …
10
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
•
K
ế
t c
ấ
u thép thích
h
ợ
p v
ớ
i cơng trình:
• Nhịp lớn

• Chiều cao lớn
• Tải trọng nặng
• Cần trọng lượng nhẹ
• Cần độ kín khơng
thấm
11
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
1. NHÀ CÔNG NGHIỆP
Thơng th
ườ
ng:
•
K
ế
t c
ấ
u khung
•
Ph
ầ
n t
ử
:
•
thanh (kéo, nén),
•
d
ầ

m (u
ố
n),
•
c
ộ
t (nén, u
ố
n)
•
dây (kéo)
dầm
khung
dây
khungkhung
dây
dầm
thanh
dầm
dâydây
dầm
thanh
12
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
2. NHÀ NHỊP LỚN
Kết cấu vòm, L=100m
• Nhà thi đấu TDTT, nhà triển lãm, kết cấu đỡ mái SVĐ, …
SVĐ San siro - Kết cấu dầm dàn

13
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
2. NHÀ NHỊP LỚN
• Kết cấu dàn khơng gian
•
Phần tử kết cấu chịu lực theo 3 phương, các phân tử dàn dựa theo cấu
trúc phân tử hóa học
•
Phù hợp kết cấu nhịp lớn
14
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
3. NHÀ CAO TẦNG
 kết cấu liên hợp thép-bê tơng (composite)
Millennium Tower (Vienna - Austria) – 51 tầng
Cột composite
Lõi bê tơng
Dầm sàn composite
Sàn bê tơng
42,3 m
Khung composite
3
3
,
0
5

m
- Thi cơng :
2-2,5 lầu/1 tuần
15
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
4. KẾT CẤU TRỤ THÁP TRỤ
Tháp Eiffel - Paris
• Chiều cao lầu 1: 57,63m
• Chiều cao lầu 2: 115,73m
• Chiều cao lầu 3: 276,13m
• Chiều cao tổng cộng bao gồm anten:
324m
• Xây dựng 1887 – 1889
• Khối lượng : 10 100T, 4,5kg/m
2
• Liên kết: 2 500 000 đinh tán
16
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
5. BE
Å CHỨA – ĐƯỜNG ỐNG
Bể chứa chất lỏng
17
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
6. CẦU

Viaduc Gabarit (Pháp) xây dựng bởi Gustave Eiffel- 1884
KC vòm: L=165m
18
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
7. DÀN KHOAN
Kết cấu dàn khoan
19
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
II. P
HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP
8. KẾT CẤU KHÁC MÁI DÂY
20
C1 - TỞNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
1. u cầu về sử dụng:
-
Đả
m b
ả
o u c
ầ
u v
ề
ch
ị
u l
ự
c
-

Đả
m b
ả
o v
ề độ
b
ề
n v
ữ
ng, kh
ả
n
ă
ng b
ả
o d
ưỡ
ng
-
Đẹ
p
2. u cầu về kinh tế
- Ti
ế
t ki
ệ
m v
ậ
t li
ệ

u
- Cơng nghi
ệ
p khi ch
ế
t
ạ
o
- L
ắ
p ghép nhanh
 Điển hình hóa kết cấu
III. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP
21
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
IV. V
Ậ
T LI
Ệ
U THÉP
• Quặng sắt (Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
…) đem luyện  Gang (Fe và C) với C ≥ 1,7%.
Khử bớt C  Thép.

•
Nếu:
+ Lượng C ≥ 1,7%  GANG
+ Lượng C < 1,7%  THÉP
 Nhiều loại thép khác nhau theo thành phần hóa học, pp luyện.
Phân loại theo thành phần hóa học:
• Thép xây dựng - Thép cacbon thấp (0,05-0,3%): thép mềm, dễ cán, dễ rèn
• Thép hợp kim: có thêm Cr (chống gỉ), Ni (chống ăn mòn), Mn (độ bền)…
nhằm nâng cao chất lượng thép, cứng hơn thép carbon
 Thép hợp kim thấp dùng trong XÂY DỰNG (%hk < 2,5%)
Phân loại theo phương pháp luyện thép: PP lò quay, PP lò bằng
Phân loại theo mức độ khử ôxy : Thép sôi, thép tĩnh, nửa tĩnh
22
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP

Thép xây d
ự
ng :

Có 3 loại : sôi, tĩnh, nửa tĩnh

Chia thành 3 nhóm

Nhóm A: đảm bảo chặt chẽ về tính chất cơ học

Nhóm B : đảm bảo chặt chẽ về thành phần hóa học

Nhóm C : đảm bảo về đặc tính cơ học và hóa học  Chỉ dùng loại
này cho các kết cấu chịu lực


Chia thành 6 hạng theo yêu cầu về độ dai xung kích

Ký hi
ệ
u thép xây d
ự
ng, vd: CCT38n2

C : Thép dùng trong kết cấu xây dựng

CT : Cacbon thường

38 : độ bền kéo đứt 38 KN/cm
2
= 380Mpa

n : nửa tĩnh

2 : hạng 2
IV. V
Ậ
T LI
Ệ
U THÉP
23
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP

(1) Miền đàn hồi (E, f
y
)


(2) Thềm chảy dẻo

(3) Miền củng cố (f
u
)

(4) Miền co thắt
Biểu đồ kéo thép – quan hệ σ-ε
IV. V
Ậ
T LI
Ệ
U THÉP – S
ự
làm vi
ệ
c khi ch
ị
u kéo
24
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
IV. V
Ậ
T LI
Ệ
U THÉP – C
ườ
ng
đ

ô
̣
25
C1 - TỔNG QUAN VÊDZ KÊǶT CÂǶU THÉP
 Thép góc đều cạnh
(h. a) theo TCVN 1656 : 1993

Vd: L40x4

Nhỏ nhất: L20x3

Lớn nhất: L250x35
 Thép góc không đều cạnh (h.
b) theo TCVN 1657 : 1993

Vd: L63x40x4

Nhỏ nhất : L30x20x3

Lớn nhất: L200x150x25
 Cấp chính xác khi chế tạo:

A : cấp chính xác cao

B : cấp chính xác thường
Thép góc và các ứng dụng
Thanh dàn
Cột
Dầm
VI. QUY T

Ắ
C CÁN THÉP XÂY D
Ự
NG