đề cương ôn tập kết cấu thép

Đề cương ôn tập

Kết cấu thép
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP
MÔN: KẾT CẤU THÉP

Câu 1: Trình bày các ưu nhược điểm của Kết cấu thép?
Trả lời:
1. Ưu điểm
- Chịu kéo tốt, khả năng chịu lực cao ngay sau khi chịu kéo, chịu nén, và chịu uốn.
- Vượt được nhịp lớn do thép có trọng lượng bản thân nhỏ => làm tăng khả năng thông thuyền.
- Dễ dàng kiểm nghiệm, tăng cường và sửa chữa
+ Tăng cường: nâng cao khả năng chịu lực của kết cấu so với ban đầu.
+ Sửa chữa: giữ nguyên khả năng chịu lực của kết cấu như ban đầu.
- Hình thức liên kết trong kết cấu thép đơn giản, gồm: đường hàn, đinh tán, và bu lông cường độ
cao => đầy nhanh tiến độ thi công.
- Có modun đàn hồi cao, tính dẻo lớn, vì vậy chịu được tải trọng xung kích (tải trọng đoàn tàu) =>
kết cấu đường sắt.
2. Nhược điểm
- Độ bền không cao, dễ bị ăn mòn => thường xuyên phải duy tu, bảo dưỡng
=> Biện pháp chống gỉ:
+ Sơn chống gỉ
+ Sử dụng thép chống gỉ (thép hợp kim).
- Giá thành cao so với cấu kiện BTCT khi là cùng 1 nhiệm vụ như nhau như: cùng chiều dài nhịp,
cùng tải trọng thiết kế, và cùng bề rộng kết cấu.
- Chịu nhiệt kém, ở nhiệt độ 600oC thì cường độ thép
giòn.

≈

0, ngược lại ở nhiệt độ thấp thép bị cứng

- Là cấu kiện ít dc sử dụng trong các khu đô thị và các thành phố lớn do tiếng ồn cao.
SXC ft Râu kute

1

Chúc các bạn thi tốt!

Page 1


Đề cương ôn tập

Kết cấu thép

Câu 2: Trình bày khái niệm các thuộc tính cơ bản của thép: cường độ chảy, cường độ kéo đứt, độ
dẻo, độ rắn, độ dai. Các thép công trình theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Cách phân
loại thép theo mức độ khử ô xy.
Trả lời:
1. Các thuộc tính cơ bản của thép.
- Cường độ chảy (Fy): là trị số ứng suất mà tại đó xảy ra sự tăng biến dạng mà ứng suất ko tăng.
- Cường đọ chịu kéo (Fu): là trị số ứng suất lớn nhất đạt dc trong thí nghiệm kéo thép.
- Độ dẻo: là chỉ số của vật liệu phản ánh khả năng giữ được biến dạng quá đàn hồi mà không xảy
ra phá hoại. Nó có thể được tính bằng tỷ số giữa độ giãn khi phá hoại và độ giãn ở điểm chảy đầu
tiên.
- Độ rắn: là thuộc tính của vật liệu cho phép chống lại sự mài mòn bề mặt.
- Độ dai: là thuộc tính của vật liệu cho phéo tiêu hao năng lượng mà không xảy ra phá hoại.
2. Các thép công trình theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 (Câu này không có trong giáo
trình) ( Tham khảo: Yêu cầu cơ bản đối với kết cấu thép)
a) Yêu cầu về mặt sử dụng, đây là yêu cầu cơ bản nhất đối với người thiết kế

- Kết cấu thép phải dc thiết kế đủ sức kháng lại các tải trọng trong suốt thời gian sử dụng.
- Kết cấu thép đảm bảo tuổi thọ đề ra. Hình dáng, cấu tạo phải sao cho tiện bảo dưỡng, kiểm tra
và sơn bảo vệ.
- Đẹp cũng là một yêu cầu về mặt sử dụng. Kết cấu thép phải có hình dáng hài hòa, thanh thoát,
phù hợp với cảnh quan chung của khu vực.
b) Yêu cầu về mặt kinh tế:
- Tiết kiệm vật liệu. Thép cần dc dùng 1 cách hợp lý. Khi thiết kế cần chọn giải pháp kết cấu hợp
lý, dùng các phương pháp tính toán tiên tiến.
- Tính công nghệ khi chế tạo. Kết cấu thép cần dc thiết kế sao cho phù hợp với việc chế tạo trong
xưởng, sủ dụng những thiết bị chuyên dụng hiện có, để giảm công chế tạo.
- Lắp ráp nhanh
SXC ft Râu kute

2

Chúc các bạn thi tốt!

Page 2


Đề cương ôn tập

Kết cấu thép

Để đạt dc hai yêu cầu cơ bản trên đây cần điển hình hóa kết cấu thép. Điển hình hóa từng cấu kiện
hoặc điển hình hóa toàn bộ kết cấu.
3. Cách phân loại thép theo mức độ khử ô xy.
(Không biết cách nào nên tớ nêu hết cách “phân loại thép” ra vậy!)
a) Theo thành phần hóa học của thép: 2 loại
≤

- Thép các bon: là thép có chứa C 1,7% và không chưa các nguên tố kim loại khác. Tùy theo
hàm lượng C, người ta lại chia thép các bon làm 3 loại:
≤

+ Thép các bon thấp (C 0,22%): là loại thép sử dụng chủ yếu trong xây dựng, nên nó còn dc
gọi là thép xây dựng hay thép công trình.
≤

+ Thép các bon vừa (0,22≤

+ Thép các bon cao (0,6- Thép hợp kim: là thép có chứa thêm các nguyên tố hóa học khac như Al, Cu, Zn, Ni, Cr, Mn, Si,
… nhằm nâng cao chất lượng của thép, như tăng độ bền, tăng tính chống gỉ. Tùy theo hàm lượng
của các nguyên tố kim loại thêm vào thép, người ta chia thép hợp kim làm 3 loại: Thép hợp kim
thấp, vừa và cao. Trong đó, thép hợp kim thấp (hàm lượng các nguyên tố kim loại them vào
2,5%) dc sử dụng chủ yếu trong xây dựng.

≤

b) Theo phương pháp luyện thép:
- Phương pháp luyện bằng lò quay: Bessmer, Thomas
- Phương pháp luyện bằng lò: Martin
c) Theo phương pháp để lắng thép
Thép nóng chảy từ lò luyện dc rót qua các khuôn và để nguội cho kết tinh lại. Tùy theo phương
pháp để nguội (lắng), ta chia thép làm 3 loại:
- Thép sôi: Khi thép nguội, do có nhiều bọt khí như O2, CO2, N2,… bốc ra (trông như sôi), các bọt
khí này tạo ên những chỗ không đồng nhất trong cấu trục của thép. Thép sôi có chất lượng khống
tốt, dễ bị phá hoại giòn, lão hóa.

SXC ft Râu kute

3

Chúc các bạn thi tốt!

Page 3


Đề cương ôn tập

Kết cấu thép

- Thép tĩnh: Khi thép nguội,người ta đã cho them vào một số phụ gia hóa học. Các phụ gia hóa
học này sẽ tác dụng với các bọt khí, tạo lên các lớp xỉ nổi trên bề mặt, do vậy cấu trúc của thép rất
đồng nhất và đặc chắc. Thép tĩnh có chất lượng tốt và chịu lực động tốt hơn.
- Thép nữa tĩnh: Là thép trung gian giữa 2 loại thép trên, do các bọt khí không được khử hoàn
toàn.

Câu 3: Trình bày phương trình tổng quát của các trạng thái giới hạn, giải thích các đại lượng trong
công thức, nêu yêu cầu tính toán đối với các TTGH khi thiết kế thép theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu
22 TCN 272 – 05.
Trả lời:
Tiêu chuẩn Thiết kế cầu 22 TCN 272-05 dựa theo phương pháp thiết kế của LRFD. Công thức
tổng quát (cơ bản) của tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 là:
∑ηi.γi.Qi ≤ φRn = Rr
Trong đó:
Qi Hiệu ứng tải trọng thứ i theo qui định ( nội lực do tải trọng hoặc các tác động bên ngoài sinh
ra)

γi

= hệ số tải trọng theo thống kê

Rn

= sức kháng danh định của kết cấu

φ

= hệ số sức kháng theo thống kê của sức kháng danh định

SXC ft Râu kute

4

Chúc các bạn thi tốt!

Page 4


Rr sức kháng tính toán (có hệ số) của kết cấu
η
η
η

hệ số điều chỉnh tải trọng. ηi= ηD.ηR.ηI≥0,95
D hệ số dẻo
R hệ số dư thừa

η

I hệ số xét tới tầm quan trọng của kết cấu. hai hệ số đầu có liên quan tời cường độ của kết cấu,
hệ số thứ 3 có liên quan tới sự làm việc của kết cấu ở trạng thái giới hạn sử dụng.
Trừ trạng thái giới hạn cường độ, đối với tất cả các TTGH khác, ηD = ηR = 1,0
Tính dẻo: Là một yếu tố quan trọng đối với sự an toàn của cầu. Nhờ tính dẻo, khi một bộ phận
chịu lực quá tải nó sẽ phân bố nội lực sang các bộ phận khác, do đó kết cấu có dự trữ độ bền. Nếu
vật liệu không dẻo thì kết cấu sẽ bị phá hoại đột ngột khi bị quá tải ⇒ phá hoại giòn
Tính dư: Tính dư có tầm quan trọng đặc biệt đối với khoảng an toàn của kết cấu cầu . Một kết cấu
siêu
tĩnh được xem là dư thừa vì nó có nhiều liên kết hơn so với yêu cầu cân bằng tĩnh học. Các kết cấu
có nhiều đường truyền lực và kết cấu liên tục cần được sử dụng trừ khi có những lý do bắt buộc
khác. Khái niệm nhiều đường truyền lực là tương đương với tính dư thừa. Các đường truyền lực
đơn hay các kết cấu cầu không dư được khuyến cáo không nên sử dụng. Các bộ phận hoặc cấu
kiện chính mà sự hư hỏng của chúng gây ra sập đổ cầu phải được coi là có nguy cơ hư hỏng và hệ
kết cấu liên quan không có tính dư, các bộ phận có nguy cơ hư hỏng có thể được xem là phá hoại
giòn
Tầm quan trọng trong khai thác:
Điều quy định này chỉ dùng cho trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn đặc biệt. Chủ
đầu tư có thể công bố một cầu hoặc bất kỳ cấu kiện hoặc liên kết nào của nó là loại cầu quan trọng
trong khai thác.
Các trạng thái giới hạn theo 22 TCN 272-05
TTGH là trạng thái mà vượt qua nó kết cấu hay một bộ phận nào đó không hoàn thành được
nhiệm vụ mà thiết kế đề ra. Tiêu chuẩn 05 đề cập tới 4 TTGH như sau:
1. TTGH sử dụng
TTGHSD phải xét đến như một biện pháp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và bề rộng
vết nứt dưới điều kiện sử dụng bình thường.
2. Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn
Trạng thái giới hạn mỏi phải được xét đến trong tính toán như một biện pháp nhằm hạn chế về
biên độ ứng suất do một xe tải thiết kế gây ra với số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến. Trạng thái

giới hạn phá hoại giòn phải được xét đến như một số yêu cầu về tính bền của vật liệu theo Tiêu
chuẩn vật liệu.


3. Trạng thái giới hạn cường độ
Trạng thái giới hạn cường độ phải được xét đến để đảm bảo cường độ và sự ổn định cục bộ và ổn
định tổng thể được dự phòng để chịu được các tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê, được
định ra để cầu chịu được trong phạm vi tuổi thọ thiết kế của nó.
Trạng thái giới hạn cường độ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu
chuẩn của cầu không xét đến gió
Trạng thái giới hạn cường độ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượtquá
25m/s
Trạng thái giới hạn cường độ III: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của
cầu với gió có vận tốc 25m/s
4. Trạng thái giới hạn đặc biệt
Trạng thái giới hạn đặc biệt phải được xét đến để đảm bảo sự tồn tại của cầu khi động đất hoặc lũ
lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va. Những sự cố này thường xảy ra với chu kỳ lớn tuổi thọ thiết kế
của cầu, nên được coi là những sự cố đặc biệt và tại mỗi thời điểm, chỉ xét đến một sự cố. Tuy
nhiên những sự cố này có thể được tổ hợp với lũ lụt lớn (T = 100 ÷ 500năm) hoặc với các ảnh
hưởng của xói lở.
Câu 4: So sánh các ưu nhược điểm của các hình thức liên kết chủ yếu trong kết cấu thép.
Trả lời:
a) Liên kết hàn.
- Ưu điểm: + dễ thi công, đơn giản trong thiết kế.
+ mặt cắt nguyên, ko bị đục lỗ, ko bị giảm yếu.
- Nhược điểm: + mối nối bị cứng giòn do sử dụng nhiệt độ cao.
+ sử dụng cho công trình vừa và nhỏ hoặc kết hợp.
b) Liên kết đinh tán
- Ưu điểm: tạo kết cấu có khả năng chịu lực cao.
- Nhược điểm: + thi công khó, dễ xảy ra sự cố => tốn kém.

+ mặt cắt thép bị giảm yếu (bị đục lỗ)
+ khó thay thế khi bị hỏng
=> Ngày nay lk này ít dc sử dụng.
c) Liên kết bu lông


- Ưu điểm: + chịu lực cao, thi công đơn giản.
+ dễ thay thế, sửa chữa.
- Nhược điểm: + mặt cắt bị giảm yếu
+ dễ xảy ra hiện tượng cháy và trờn ren => tốn công duy tu bảo dưỡng.
=> Hiện nay lk này dc sử dụng rộng rãi vì dễ thay thế.

Câu 5: Trình bày cấu tạo liên kết bằng bu lông: các hình thức liên kết, cách bố trí bu lông, ý nghĩa
của các quy định về khoảng cách.
Trả lời:
Bu lông trong kết cấu thép cho đến nay có nhiều loại như bu lông thường, bu lông tinh chế, bulông
cường độ cao. Bu lông thường và bu lông cường độ cao là hai loại bu lông được sử dụng nhiều
nhất hiện nay.
Bu lông thường và bu lông cườg độ cao đều có hình dạng như sau:

Đặc điểm cấu tạo khác nhau:
Bu lông thường:
Bu lông thường được chế tạo theo tiêu chuẩn ASTM A307, thép làm bu lông là thép các bon thấp.
Cường độ chịu kéo của thép bu lông thường theo ASTM A307 cấp A là Fub = 420 MPa.
Bu lông A307 có thể có đầu dạng hình vuông, lục giác hoặc đầu chìm. Bu lông thép thường không
được phép sử dụng cho các liên kết chịu mỏi.

Bu lông cường độ cao:

Bu lông cường độ cao được chế tạo theo ASTM A325/A325M hoặc A490/490M, thép làm bu lông
là thép cường độ cao. Theo ASTM A325M thì cường độ chịu kéo của thép bu lông cường độ cao
là Fub = 830MPa cho các đường kính d = 16 ÷ 27 mm và F ub = 725 MPa cho các đường kính d = 30
÷ 36 mm. Bu lông cường độ cao có thể dùng trong các liên kết chịu ma sát hoặc liên kết chịu ép
mặt.
Các hình thức liên kết bu lông:
- Giữa thép bản và thép bản: +lk bằng
+lk chồng (có hv minh họa)
- Giữa thép bản và thép góc.
- Giữa thép I và thép I

Cách bố trí bl:
- Để tiện cho việc chế tạo và thực hiện liên kết, trong cùng một liên kết, tốt nhất chỉ nên dùng một
loại bu lông.
- Khi bố trí các bu lông ta nên bố trí càng đơn giản càng tốt. Do vậy, người ta thường bố trí bu
lông theo 2 kiểu là bố trí đều hay bố trí // và bố trí so le hay bố trí hoa mai.
- Số bu lông trên một dãy đinh phải chọn tối thiểu là 2 bu lông.
Các loại khoảng cách và ý nghĩa của các quy định về khoảng cách trong liên kết bu lông:
S = bước dọc giữa các bu lông, là khoảng cách giữa 2 bu lông kề nhau trên cùng một dãy đinh.
g = khoảng cách ngang giữa các bu lông, là khoảng cách giữa 2 dãy đinh kề nhau.
Le = khoảng cách cuối, là khoảng cách từ bu lông ngoài cùng đến mép thanh đo theo phương // với
phương tác dụng của tải trọng.
h = đường kính lỗ bu lông.
Tiêu chuẩn 05 quy định:
- Khoảng cách tối thiểu giữa các bu lông: Khoảng cách từ tim đến tim bu lông 2 bu
lông tối thiểu là 3d. Khi lỗ bu lông không phải là lỗ chuẩn thì khoảng cách tĩnh giữa các mép lỗ bu
lông tối thiểu là 2d.
- Khoảng cách tối đa giữa các bu lông bít: Khoảng cách giữa các bu lông của hàng bu lông đơn
ngoài kề với cạnh tự do của bản nối hay thép hình phải thỏa mãn:
S ≤ (100 + 4,0t) ≤ 175mm

- Nếu có hàng bu lông thứ 2 bố trí đều so le với hàng gần mép tự do, tại khoảng cách < 38 + 4,0t
thì cự ly so le giữa 2 hàng bu lông đó phải thỏa mãn:


S ≤ 100 + 4,0t - (3g/4,0) ≤ 175mm và khoảng cách so le này không được < 1/2 khoảng cách yêu
cầu cho một hàng đơn,
t = chiều dày nhỏ hơn của bản nối hay thép hình
g = khoảng cách ngang giữa các bu lông.

- Khoảng cách đến mép yêu cầu: khoảng cách từ mép lỗ bu long đến mép thanh (khoảng cách đến
mép) tối thiểu được quy định trong bảng 2.2. Khoảng cách đến mép tối đa không được lớn hơn 8
lần chiều dày lớn nhất và 125mm.
Câu 6: Nêu các trường hợp phá hoại có thể xảy ra trong liên kết bu lông chịu cắt. Trình bày cách
xác định sức kháng cắt và sức kháng ép mặt của liên kết bu lông (có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
Cho tải trọng P tăng dần đến khi liên kết bị phá hoại, ta thấy liên kết làm việc qua 3 giai đoạn :
+ Gđ1: Khi P còn nhỏ, lực trượt ≤ lực ma sát, nên các bản nối chưa trượt lên nhau,bl chưa chịu
lực.
+ Gđ2: Khi P tiết tục tăng lên, lực trượt > lực ma sát, nên các bản thép sẽ trượt lên nhau.
Thân bl sẽ tỳ sát (ép mặt) vào thành lỗ bu lông, ngăn cản lại sự trượt của các bản thép;
nên thân bl sẽ chịu cắt, lỗ bl sẽ chịu ép mặt.
+ Gđ3: Khi P tiếp tục tăng tới một trị số giới hạn nào đó, thì liên kết sẽ bị phá hoại theo
1 trong 2 trường hợp sau:
Trường hợp 1: Thân bu lông bị cắt đứt. Trường hợp này xảy ra khi đường kính và
cường độ bu lông nhỏ tương đối so với chiều dày và cường độ các bản thép. Sức kháng chống
lại sự phá hoại theo trường hợp này, gọi là sức kháng cắt của bu lông.
Trường hợp 2: Lỗ bu lông bị xé rách. Trường hợp này xảy ra khi chiều dày và cường
độ của các bản thép nhỏ tương đối so với đường kính và cường độ của bu lông. Sức kháng
chống lại sự phá hoại theo trường hợp này, gọi là sức kháng ép mặt của bu lông.
Xác định sức kháng cắt:

Khi L ≤ 1270mm, thì sức kháng cắt danh định của 1 bu lông được xác định như sau:
Đối với bu lông thường: Rns1 = 0,38 Ab Fub Ns
Đối với bu lông CĐC: Rns1 = 0,38 Ab Fub Ns (khi đường ren răng nằm trong mặt phẳng cắt),
hoặc Rns1 =0,48AbFub Ns (khi đường ren răng không nằm trong mặt phẳng cắt).


Ab = diện tích tiết diện ngang bu lông
Fub = cường độ chịu kéo của thép làm bu lông
Ns = số mặt phẳng chịu cắt của 1 bu lông.
Khi L > 1270mm thì sức kháng cắt danh định của một bu lông chỉ bằng 80% sức kháng cắt
của một bu lông khi L ≤ 1270mm.
Sức kháng cắt tính toán của 1 bu lông: Rrs1 = Φs Rns1
Trong đó: Φs = hệ số sức kháng khi bu lông chịu cắt. ta có Φs = 0,65 bl thường và Φs = 0,8 đối
với bl CĐC.
Sức kháng ép mặt của một bu lông
Theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05, sức kháng ép mặt danh định của 1 bu lông cụ
thể như sau:
Đối với các lỗ chuẩn, lỗ quá cỡ, lỗ ô van ngắn chịu tác dụng lực theo mọi phương và lỗ ô van
dài song song với phương lực tác dụng:
Rnbb1 = 2,4 d t Fu

khi Lc> 2d, hoặc

Rnbb1 = 1,2 Lc t Fu

khi Lc ≤ 2d

Đối với các lỗ ô van dài vuông góc với phương lực tác dụng:
Rnbb1 = 2,0 d t Fu khi Lc > 2d
Rnbb1 = 1,0 Lc t Fu khi Lc ≤ 2d

Trong đó:
Lc = Chiều dài chịu ép mặt của bulong
t = chiều dày cấu kiện (bản thép) bị ép mặt
d = đường kính bu lông
Fu = cường độ chịu kéo của bản thép bị ép mặt.

Câu 7: Trình bày đặc điểm chế tạo, đặc điểm chịu lực và cách tính toán sức kháng trượt của
Bulong CĐC (có hình vẽ minh họa)


Trả lời:
Đặc điểm chế tạo
Liên kết bu lông cường độ cao khác liên kết bu lông thường ở chỗ là khi thực hiện liên kết thì liên
kết bu lông CĐC sử dụng cờ lê đo lực để thực hiện. Theo TC 05, mỗi bu lông CĐC phải được vặn
bằng cờ lê đo lực để sao cho trong thân mỗi bu lông phải có một lực kéo tối thiểu theo quy định.
Lực kéo trong thân bu lông CĐC sẽ làm ép xít (ép chặt) các bản nối lại với nhau, làm cho giữa các
bản nối có một lực ma sát rất lớn.
Đặc điểm chịu lực
Khi tính toán liên kết bulông CĐC, TC 05 quy định phải xét liên kết ở 2 TH sau:
Trường hợp 1: Cho phép các bản nối trượt lên nhau (TTGHCĐ), khi đó sự làm việc
của liên kết bu lông CĐC giống liên kết bu lông thường.
Trường hợp 2: Không cho phép các bản thép được trượt lên nhau (TTGHSD), khi đó liên kết bu
lông CĐC sẽ làm việc theo 2 giai đoạn như sau:
+ Gđ1: Khi tải trọng P còn nhỏ, lực trượt giữa các bản thép ≤ lực ma sát, các bản thép
chưa trượt lên nhau hay liên kết chưa bị phá hoại.
+ Gđ2: Khi tải trọng P tăng tới một trị số nào đó, thì lực trượt giữa các bản thép > lực
ma sát, các bản thép sẽ trượt lên nhau hay liên kết bị phá hoại. Sức kháng chống lại sự trượt
của các bản thép được gọi là sức kháng trượt hay sức kháng ma sát của bu lông CĐC.
Tính toán sức kháng trượt của liên kết bu lông cường độ cao làm việc ma sát.
Để ngăn ngừa sự trượt, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 quy định việc tính toán phải

được tiến hành với tổ hợp tải trọng sử dụng. Sức kháng trượt của bu lông cường độ cao, về cơ bản,
là một hàm của tích số giữa hệ số ma sát tĩnh và lực căng trước trong bu lông.
Rn = kh ks Ns Pt
Trong đó:
Ns = số mặt ma sát của mỗi bu lông (thực tế bằng số mặt phẳng chịu cắt của mỗi bu lông),
Pt = lực kéo tối thiểu yêu cầu trong bu lông, được quy định trong bảng 2.3 dưới đây,
Kh = hệ số kích thước lỗ, được quy định trong bảng 2.4, và
Ks = hệ số điều kiện bề mặt, được quy định trong bảng 2.5.
Câu 8: Trình bày cách tính toán liên kết bu lông chịu cắt dưới tác dụng đồng thời của mômen và
lực cắt (có hình vẽ minh họa)
Trả lời:


(Mọi người tự xem lại cách tính toán thầy cho ghi trong vở nhé! Câu này công thức dã man
quá nên…..^^)
Câu 9: Trình bày cấu tạo liên kết bằng đường hàn: các loại đường hàn, các giới hạn kích thước
của đường hàn. Nêu cách tính toán sức kháng cắt của đường hàn góc (có hình vẽ minh họa).
Trả lời:
Các hình thức liên kết bằng đường hàn
Liên kết bằng đường hàn có các hình thức liên kết chính sau:
- Liên kết bằng (đường hàn đối đầu hay đường hàn rãnh)
- Liên kết chồng (đường hàn góc)
- Liên kết hỗn hợp (đường hàn đối đầu và đường hàn rãnh)
- Ngoài ra, còn có một số hình thức liên kết hàn khác như hàn đính, hàn đinh tán
Phân loại đường hàn:
Phân loại theo cấu tạo đường hàn: 2 loại (Hình 2.18)
- Đường hàn rãnh (đường hàn đối đầu): đối đầu thẳng và đối đầu xiên
- Đường hàn góc: đường hàn đầu và đường hàn mép.
Phân loại theo chiều dài đường hàn:
- Đường hàn liên tục

- Đường hàn gián đoạn
Phân loại theo vị trí không gian:
- Đường hàn nằm
- Đường hàn ngược
- Đường hàn đứng: đứng thẳng, đưng ngang, đứng xiên.
Phân loại theo vị trí chế tạo:
- Đường hàn nhà máy
- Đường hàn công trường
Đường hàn góc
Loại đường hàn này chiếm khoảng 80% lượng hàn kết cấu, do dễ chế tạo và tiết kiệm vật liệu
hơn. Đây là loại đường hàn phổ biến nhất trong KCT, nó rất đa dạng như hình 2.22 dưới đây
Đường hàn góc được tạo ra giữa hai góc của cấu kiện liên kết, nên tiết diện ngang của đường hàn
góc thường có dạng tam giác vuông cân. Cạnh của tam giác gọi là kích thước của đường hàn góc
(hay chiều dày, chiều cao), ký hiệu là w. Khi hai cạnh của tam giác không đều nhau thì kích thước
của đường hàn được tính theo cạnh nhỏ hơn. Hình 2.23 dưới đây mô tả kích thước của đường hàn
góc.
Giới hạn kích thước của đường hàn góc theo tiêu chuẩn 05 (A6.13.3.4)
a) Kích thước lớn nhất và nhỏ nhất yêu cầu của đường hàn góc


*Chiều dày lớn nhất của đường hàn góc được quy định như sau:
Bằng chiều dày bản nối, khi chiều dày bản nối < 6mm;
Bằng chiều dày bản nối - 2mm, khi chiều dày bản nối ≥ 6mm.
*Chiều dày nhỏ nhất của mối hàn góc phải được quy định như sau:
Bằng 6mm, khi chiều dày thép cơ bản của bản nối mỏng hơn ≤ 20mm;
Bằng 8mm, khi chiều dày thép cơ bản của bản nối mỏng hơn > 20mm.
b) Diện tích có hiệu của đường hàn góc
Diện tích có hiệu của đường hàn góc = chiều dài có hiệu x chiều dày có hiệu của đường hàn
góc.
Chiều dày có hiệu của đường hàn góc là khoảng cách nhỏ nhất từ góc đến mặt đường hàn =

w.cos450 = 0,707w.
Chiều dài có hiệu của đường hàn góc bằng chiều dài đường hàn. TC 05 quy định, chiều dài có hiệu
của đường hàn góc không được nhỏ hơn 4w hoặc 40mm.
Diện tích có hiệu của đường hàn góc chính là diện tích của mặt phẳng nhỏ nhất dọc theo
đường hàn hay mặt phẳng phá hoại (Hình 2.24)

Cách tính toán sức kháng cắt của đường hàn góc:
TC 05 quy định, sức kháng cắt của đường hàn góc phải được lấy bằng trị số nhỏ hơn của hai trị số
sau:
- Sức kháng cắt của kim loại đường hàn Rrw;
- Sức kháng cắt của kim loại cơ bản Rrb.
Sức kháng cắt của 1 đơn vị chiều dài (1mm) đường hàn:
Rrw1 = Φe2 Rnw1 = 0,8 (0,6 Fexx 0,707w)
Sức kháng cắt của 1 đơn vị chiều dài (1mm) kim loại cơ bản:
Rrb1 = Φv Rnb1 = 1,0 (0,58 Fy t)
Trong đó:
Φe2, Φv = hệ số sức kháng khi kim loại que hàn và kim loại cơ bản chịu cắt (tra bảng);
Fexx = cường độ chịu kéo của kim loại que hàn hay cường độ phân loại của kim loại
que hàn (tra bảng);
Fy = cường độ chảy của kim loại cơ bản;
t = chiều dày của kim loại cơ bản.
Câu 10 : Trình bày các tính toán liên kết bằng đường hàn góc chịu lực lệch tâm (có hình vẽ minh


họa)
Trả lời :
Câu 11 : Trình bày đặc điểm cấu tạo và cách tính toán sức kháng kéo của cấu kiện chịu kéo dọc
trục. Giải thích các xách định các đại lượng có mặt trong công thức tính toán.
Trả lời :
Cấu kiện chịu kéo dọc trục là cấu kiện chỉ chịu tác dụng của lực kéo dọc trục cấu kiện hay

chịu kéo đúng tâm.
Cấu kiện chịu kéo thường gặp trong các khung ngang và giằng dọc của hệ dầm cầu cũng như
trong các cầu giàn, cầu giàn vòm. Dây cáp và thanh treo trong cầu treo và cầu dây văng cũng
là những cấu kiện chịu kéo.
Điều quan trọng là phải biết cấu kiện chịu kéo được liên kết với các cấu kiện khác trong kết
cấu như thế nào. Nói chung, đây là các chi tiết liên kết quyết định sức kháng của một cấu kiện
chịu kéo và chúng cần được đề cập trước tiên.
Sức kháng của cấu kiện chịu kéo phụ thuộc diện tích tiết diện ngang, cấu tạo liên kết 2 đầu và
cường độ vật liệu. Chính vì điều này, nên tiết diện ngang của cấu kiện chịu kéo rất đa dạng và
có thể có dạng tiết diện bất kỳ
Có hai dạng liên kết cho các cấu kiện chịu kéo: liên kết bu lông và liên kết hàn. Một liên kết
bu lông đơn giản giữa hai bản thép được cho trong hình 3.2. Rõ ràng, lỗ bu lông gây giảm yếu
mặt cắt ngang nguyên của cấu kiện. Lỗ bu lông còn gây ứng suất tập trung ở mép lỗ, ứng suất
này có thể lớn gấp ba lần ứng suất đều ở một khoảng cách nào đó đối với mép lỗ (hình 3.2).
Sự tập trung ứng suất xảy ra khi vật liệu làm việc đàn hồi sẽ giảm đi ở tải trọng lớn hơn do sự
chảy dẻo.
Một mối nối đơn giản bằng hàn giữa hai bản thép được biểu diễn trên hình 3.3. Trong liên kết
hàn, mặt cắt ngang nguyên của cấu kiện không bị giảm yếu. Tuy nhiên, ứng suất trong bản bị
tập trung tại vị trí kề với đường hàn và chỉ trở nên đều đặn kể từ một khoảng cách nào đó tới
đường hàn
Những sự tập trung ứng suất ở vị trí kề với liên kết này là do một hiện tượng được gọi là sự
cắt trễ. Ở vùng gần với lỗ bu lông hoặc gần với đường hàn,ứng suất cắt phát triển làm cho
ứng suất kéo ở xa lỗ bu lông hoặc đường hàn giảm đi so với giá trị lớn hơn tại mép.
Tính duyệt: Sức kháng kéo
Các kết quả thí nghiệm kéo thép cầu được thể hiện bằng các đường cong ứng suất - biến dạng


(chương 1). Sau điểm chảy với ứng suất đạt tới Fy, ứng xử dẻo bắt đầu. Ứng suất gần như
không đổi cho tới khi sự cứng hoá biến dạng làm ứng suất tăng trở lại trước khi giảm đi và
mẫu thử đứt đột ngột. Giá trị đỉnh của ứng suất cho mỗi loại thép được định nghĩa là cường độ

chịu kéo Fu của thép. Các giá trị của Fy và Fuđược cho trong bảng 1.5 đối với các loại thép
cầu khác nhau.
Khi lực kéo tác dụng tại đầu liên kết tăng lên, điểm có ứng suất lớn nhất tại mặt cắt nguy hiểm
sẽ chảy đầu tiên. Điểm này có thể xuất hiện tại nơi có ứng suất tập trung như được chỉ ra
trong hình 3.2 và 3.3 hoặc tại nơi có ứng suất dư kéo lớn. Khi một phần của mặt cắt nguy
hiểm bắt đầu chảy và tải trọng tiếp tục tăng lên, xuất hiện sự phân phối lại ứng suất do sự
chảy dẻo. Giới hạn chịu lực kéo thông thường đạt được khi toàn bộ mặt cắt ngang bị chảy.
Sức kháng kéo của cấu kiện chịu lực dọc trục được xác định bởi giá trị nhỏ hơn của:
Sức kháng kéo chảy của mặt cắt ngang nguyên;
Sức kháng kéo đứt của mặt cắt ngang giảm yếu tại đầu liên kết.
Sức kháng kéo chảy tính toán (có hệ số) được xác định bởi:
Pry = Φy Pny = Φy Fy Ag
trong đó:
Φy= hệ số sức kháng kéo chảy của cấu kiện chịu kéo, tra bảng Φy = 0,95;
Pny= sức kháng kéo chảy danh định trong mặt cắt nguyên;
Fy= cường độ chảy của thép;
Ag= diện tích mặt cắt ngang nguyên của cấu kiện.
Sức kháng kéo đứt tính toán (có hệ số) được xác định bởi:
Pru = Φu Pnu = Φu Fu Ae
trong đó:
Φu= hệ số sức kháng kéo đứt của cấu kiện chịu kéo, tra bảng Φu = 0,8;
Pnu= sức kháng kéo đứt danh định trong mặt cắt giảm yếu;
Fu= cường độ chịu kéo của thép;
Ae= diện tích mặt cắt thực hữu hiệu của cấu kiện.
Đối với liên kết bu lông, diện tích mặt cắt thực hữu hiệu là Ae = U An


với An là diện tích mặt cắt thực của cấu kiện và U là hệ số chiết giảm xét đến cắt trễ.
Đối với liên kết hàn, diện tích mặt cắt thực hữu hiệu là
Ae = U Ag

Hệ số chiết giảm U không dùng khi kiểm tra chảy mặt cắt nguyên vì sự chảy dẻo có xu hướng
làm đồng đều ứng suất kéo trên mặt cắt ngang do cắt trễ. Hệ số sức kháng đứt nhỏ hơn hệ số
sức kháng chảy do có thể xảy ra đứt gãy đột ngột trong vùng cứng hoá biến dạng của đường
cong ứng suất - biến dạng.
Câu 12: Trình bày đặc điểm cấu tạo, khái niệm về mất ổn định và cách tính toán sức kháng nén
của cấu kiện thép chịu nén dọc trục. Giải thích cách xác định các đại lượng có mặt trong công thức
tính toán.
Trả lời:
Mất ổn định của cột là hiện tượng cột bị phá hoại trước khi vật liệu bị phá hoại (chảy dẻo) do
cột bị biến dạng quá lớn dưới tác dụng của ứng suất nén gây ra.
Trong thép công trình, các mặt cắt ngang cột thường mảnh và các TTGH khác thường đạt tới
trước khi vật liệu bị phá hỏng. Các TTGH khác này có liên quan đến sự mất ổn định quá đàn
hồi và sự mất ổn định của cấu kiện mảnh. Chúng bao gồm mất ổn định cục bộ và mất ổn định
xoắn ngang của cấu kiện chịu nén. Mỗi TTGH đều phải được kết hợp chặt chẽ trong các quy
tắc thiết kế được xây dựng để chọn cấu kiện chịu nén.
Để nghiên cứu hiện tượng mất ổn định, trước hết xét một cột thẳng, đàn hồi tuyệt đối, hai đầu
chốt. Khi lực nén dọc trục tác dụng vào cột tăng lên, cột vẫn thẳng và co ngắn đàn hồi cho đến
khi đạt tải trọng tới hạn Pcr. Tải trọng tới hạn được định nghĩa là tải trọng nén dọc trục nhỏ
nhất mà ứng với nó, một chuyển vị ngang nhỏ làm cho cột bị cong ngang và tìm thấy một sự
cân bằng mới. Định nghĩa về tải trọng tới hạn này được biểu diễn trên các đường cong tải
trọng - chuyển vị của hình 3.9.
Trong hình 3.9, điểm mà tại đó có sự thay đổi ứng xử được gọi là điểm rẽ. Đường tải trọng chuyển vị là thẳng đứng cho tới điểm này, sau đó thân cột di chuyển sang phải hoặc sang trái
tuỳ theo hướng của tác động ngang. Khi độ võng ngang trở nên khác không, cột bị hư hỏng do
oằn và lý thuyết biến dạng nhỏ dự báo rằng, không thể tiếp tục tăng lực dọc trục được nữa.

Nếu sử dụng lý thuyết biến dạng lớn thì ứng suất phụ sẽ phát triển và đáp ứng tải trọng chuyển vị sẽ tuân theo đường rời nét trên hình 3.9.


Lời giải theo lý thuyết biến dạng nhỏ về vấn đề mất ổn định đã được Euler công bố năm 1759.
Ông đã chứng minh rằng, tải trọng gây oằn tới hạn Pcr có thể được tính bằng công thức sau: