Bài giảng kết cấu thép chương 1 kết cấu thép dùng cho xây dựng

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

* Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:
- Chuyên cần

: 10%

- Thi giữa học phần

: 20%

- Bài tập về nhà

: 10%

- Thu hoạch cá nhân

: 10%

- Thi kết thúc học phần

: 50%

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

TT

Nội dung

1

Tổng

LT

BT

Phần kết cấu thép
1

Chương mở đầu: Đại cương về vật liệu kết cấu thép

1

1

2

Chương 1: Vật liệu và sự làm việc của kết cấu thép

7

7

3

Chương 2: Liên kết kết cấu thép

10

6

4

4

Chương 3: Dầm thép

10

6

4

5

Chương 4: Cột thép

5

3

2

6

Chương 5: Dàn thép

3

2

1

36

25

11

Tổng cộng:

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

2

CHƯƠNG MỞ ĐẦU:
KẾT CẤU THÉP DÙNG CHO XÂY DỰNG
§1. Vị trí môn học:
-Kết cấu thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng ngày nay,
đặc biệt là kết cấu thép, làm bộ phận chịu lực trong các công trình
dân dụng và công nghiệp, các công trình của ngành cầu đường,
thủy lợi, thủy điện…
- Môn học kết cấu thép – gỗ cần thiết cho mọi kỹ sư, cán bộ kỹ thuật
trong các ngành xây dựng.
- Để quá trình học tập, nghiên cứu đạt kết quả tốt cần có sự kết hợp,
vận dụng đầy đủ và đúng đắn các kiến thức của nhiều môn học.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

3

1


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU:
KẾT CẤU THÉP DÙNG CHO XÂY DỰNG
§2. Ưu điểm và khuyết điểm của kết cấu thép
2.1 Ưu điểm
- Có khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao;
- Có trọng lượng nhẹ;
- Có tính công nghiệp hóa cao trong sản xuất, chế tạo, lắp dựng;
- Có tính cơ động;
- Tính kín: không thấm nước.
2.2 Nhược điểm
- Bị ăn mòn;
- Khả năng chịu lửa kém.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

4

CHƯƠNG MỞ ĐẦU:
KẾT CẤU THÉP DÙNG CHO XÂY DỰNG
§3. Phạm vi ứng dụng của kết cấu thép
- Nhà công nghiệp
- Nhà nhịp lớn
- Khung nhà nhiều tầng

- Dùng cho công trình cầu đường bộ, đường sắt
- Kết cấu trụ vô tuyến, cột điện dàn khoan
- Kết cấu thép bản
- Các loại kết cấu di động
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

5

CHƯƠNG MỞ ĐẦU:
KẾT CẤU THÉP DÙNG CHO XÂY DỰNG
§4. Yêu cầu cơ bản đối với kết cấu thép
4.1 Yêu cầu về sử dụng
- Đảm bảo các yêu cầu về chịu lực.
- Kết cấu không bị thay đổi về hình dáng và vị trí.
- Kết cấu phải bảo đảm yêu cầu về mỹ quan, về kiến trúc.
4.2 Yêu cầu về kinh tế
- Tiết kiệm vật liệu
- Đảm bảo tính công nghệ khi chế tạo
- Đảm bảo tính định hình hóa
- Đảm bảo tính môđun hóa, thống nhất hóa
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

6

2


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG 1:
NHỮNG TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA KẾT CẤU THÉP
§1. CÁC LOẠI THÉP DÙNG TRONG XÂY DỰNG
1.1 Phân loại thép
Phân loại theo thành phần hóa học
- Thép các bon
- Thép hợp kim
Phân loại theo cách sản xuất thép
- Sản xuất bằng lò quay.
- Sản xuất bằng lò bằng
Phân loại theo phương pháp khử oxy
- Thép sôi
- Thép tĩnh (lặng)
- Thép nữa tĩnh
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

7

§1. CÁC LOẠI THÉP DÙNG TRONG XÂY DỰNG
1.2 Cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học của thép xây dựng
Hạt ferit

- Cấu trúc
+ Hạt ferit.
+ Xementit: Fe + C Æ Fe3C
+ Pectit = Xementit + Fe

Màng pectit
+ xementit

- Thành phần hóa học
Hai thành phần chính:
+ Fe : chiếm 99% trọng lượng thép.
+ C: %C ≤ 1,7%
Một số thành phần khác:
+ Có lợi cho thép: Mn, Si
+ Có hại cho thép: P, N, O2.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

8

§1. CÁC LOẠI THÉP DÙNG TRONG XÂY DỰNG
1.3 Các mác thép dùng trong xây dựng
- Thép cacbon thấp, cường độ thường
Nhóm A: Đảm bảo tính chất cơ học.
Nhóm B: Đảm bảo thành phần hóa học.
Nhóm C: Đảm bảo tính chất cơ học và thành phần hóa học.
- Thép cường độ khá cao
Là thép cacbon thấp nhiệt luyện hoặc thép hợp kim.
- Thép cường độ cao
Là thép hợp kim nhiệt luyện
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

9

3

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

10

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
1. Sự làm việc chịu kéo của thép
1.1 Biểu đồ ứng suất – biến dạng
d
A (cm2)

l =5,65

P

P (daN)

l

Nếu tăng dần tải trọng P ta có các biến dạng dài tương ứng ∆l.
Nghiên cứu quan hệ giữa P và ∆l
ta thiết lập được biểu đồ quan hệ giữa chúng.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

11

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
Thay P và ∆l bằng các thông số ứng suất và biến dạng tương đối.

P
Trục tung ~ ứng suất
σ = (daN / cm 2 )
A

ε=

Trục hoành ~ BD tỉ đối

∆l
(%)
l

σ - ứng suất pháp;
A - diện tích ban đầu của mẫu;

ε - biến dạng tương đối;
l

- chiều dài ban đầu của mẫu.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

12

4

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
2

σ = AP (daN/cm)

D

σc
σdh
σtl

σb

B C
A'
A

O

O' 4

8

12

16

20

ε(%)

Theo biểu đồ quan hệ, thép làm việc theo 4 giai đoạn chính
Bao gồm: OA, AB, BC, CD.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

13

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
2

σ = AP (daN/cm)

D

σc
σdh
σtl

σb

B C
A'
A

O

O' 4

8

12

16

20

ε(%)

- Đoạn OA: P còn nhỏ, quan hệ giữa σ - ε theo bậc nhất,
Vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi, Hook: σ = E.ε ;
Ứng suất tương ứng với điểm A là giới hạn tỉ lệ: σA = σtl.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

14

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
2

σ = AP (daN/cm)

D

σc
σdh
σtl

σb

B C
A'
A

O

O' 4

8

12

16

20

ε(%)

- Đoạn AB: Tăng P biến dạng sẽ tăng nhanh hơn ứng suất,
biểu đồ lệch dần ra khỏi đường thẳng.
Thép làm việc trong giai đoạn đàn hồi dẻo,
E Æ 0. σB = σC (giới hạn chảy)
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

15

5

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
2

σ = AP (daN/cm)

D

σc
σdh
σtl

σb

B C
A'
A

O

O' 4

8

12

16

20

ε(%)

- Đoạn BC: thép làm việc dẻo. ε tự động tăng khi σ không tăng,
BC gọi là thềm chảy.Ứng suất sẽ tương ứng với e = 0,2 ÷2,5%.
Tại C nếu ta cất tải P thì biểu đồ σ giảm tải sẽ là đường CO’//OA.
OO’ được gọi là biến dạng dư.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

16

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
2

σ = AP (daN/cm)

D

σc
σdh
σtl

σb

B C
A'
A

O

O' 4

8

12

16

20

ε(%)

- Đoạn CD: Tăng P Æ quan hệ σ & ε là đường cong thoải,
thép còn có khả năng chịu được lực nên gọi là giai đoạn cũng cố.
σ tăng chậm, e tăng nhanh hơn, mẫu dần bị thắt lại và đứt.
Cường độ tức thời hay giới hạn bền: σb, biến dạng khi đứt: εb.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

17

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
1.2 Các đặc trưng cơ học chủ yếu của thép
Qua biểu đồ kéo của thép rút ra một số đặc trưng cơ bản sau:
- Môđun đàn hồi E: E = tgα
- Giới hạn tỷ lệ σtl: là ứng suất giới hạn để VL làm việc theo ĐL Húc
- Giới hạn chảy σc: là ƯS lớn nhất có thể có trong VL mà không
được phép vượt qua, căn cứ để xác định cường độ tiêu chuẩn của thép.
- Giới hạn bền σb: là cường độ tức thời của thép khi bị kéo đứt,
- Biến dạng khi đứt εb: là biến dạng ứng với thép đạt σb

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

18

6


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§2. SỰ LÀM VIỆC CỦA THÉP CHỊU TẢI TRỌNG
2. Sự phá hoại giòn của thép
2.1 Hiện tượng cứng nguội
2.2 Hiện tượng già thép
2.3 Thép chịu trạng thái ứng suất phức tạp
- sự tập trung ứng suất
2.4 Thép chịu tải trọng lặp, sự mỏi của thép

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

19

§3. QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG
1. Thép hình.
1.1 Thép góc
d

d

b

b

a

72 loại: L30×20×3
Æ L200×150×25
l = 4÷13m

50 loại: L20×3
Æ L250×35
l = 4÷13m

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

20

§3. QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG
1.1 Thép góc
Tiết diện 1 hoặc 2 thép góc làm góc làm các thanh kéo, nén trong dầm.
Liên kết với các thép tấm hình tiết diện tổ hợp.
Làm các chi tiết đỡ các cấu kiện khác.

Dầm tổ hợp

Cột tổ hợp

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

21

7


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§3. QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG
1.2 Thép hình chữ I
Có 23 loại :
Lọai phổ thông INo10÷ INo60
(h = 100÷600 mm)
Loại mở rộng cánh INo18a÷INo30a
(h = 180÷300 mm)

d
h

b

1.3 Thép hình chữ [
Có 22 loại:
Loại phổ thông CNo5÷CNo40
(h = 50÷400 mm)
Loại mở rộng cánh CNo14a÷CNo24a
(h = 140÷240 mm)

d

h

b

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

22

§3. QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG
1. Thép tấm.
- Thép tấm phổ thông: t = 4÷60mm; a = 160÷1050; b = 600÷12000:
thường dùng cho các cấu kiện tổ hợp cột, dầm, khung.
- Thép tấm dày: t = 60÷160mm; a = 600÷3000; b = 4000÷8000:
thường dùng cho các công trình bể chứa (chất lỏng, hơi), v..v.
- Thép tấm mỏng: t = 0,2÷4mm; a = 600÷1400; b = 1200÷4000:
thường dùng làm mái lợp, dập thành thép dập nguội.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

23

§3. QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG
3. Thép dập cán nguội.
Từ thép tấm mỏng, thép giải dày 2 ÷16 mm đêm dập nguội Æ thép hình.
R=1,2δ

b
t

t

Ưu điểm: có vành mỏng, nhẹ thường được dùng cho các kết cấu nhẹ,
chịu lực nhỏ nhưng yêu cầu độ cứng lớn như xà gồ, thanh của dàn
không gian nhịp lớn v...
Khuyết điểm: có sự cứng nguội ở những góc bị uốn, chống rĩ kém.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

24

8


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§3. QUY CÁCH THÉP CÁN DÙNG TRONG XÂY DỰNG
4. Một số loại thép khác
-Thép tròn: d = 4÷250 mm; làm bulông, thanh kéo.
-Thép ống từ 42×2,5 ÷ 500×15 mm: làm dàn, các thanh của tháp trụ.
-Thép tấm có vân (gờ): lát đường đi, các sàn thao tác v v...
-Thép ray, thép chữ T, thép vuông v v...

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

25

§4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU THÉP
1. Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn (TTGH)

1.1. Nhóm trạng thái giới hạn 1
Điều kiện an toàn về khả năng chịu lực có thể viết dưới dạng.
N≤S
N – nội lực trong cấu kiện đang xét;
S – nội lực giới hạn mà cấu kiện có thể chịu được.

Trong đó:
Xác định:

N = Σ Pic Ni γQ γn nc
Pic

- Tải trọng tiêu chuẩn thứ i tác dụng lên kết cấu;
Ni - Nội lực trong kết cấu do tải trọng Pi = 1 gây ra;
γQ - hệ số độ tin cậy về tải trọng;
γn - hệ số an toàn về sử dụng.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

26

§4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU THÉP
1.1. Nhóm trạng thái giới hạn 1
Khả năng chịu lực S viết là

S = Afγ c =

Af y γ c

γM

hoặc

S=

Af t γ c

γu

=

Af u γ c
(γ M γ u )

γu – hệ số an toàn đối với cấu kiện tính theo giới hạn bền, γu = 1,3
γM – hệ số độ tin cậy về cường độ
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

27

9


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU THÉP
1. Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn (TTGH)
1.2. Nhóm trạng thái giới hạn 2
Là các trạng thái làm cho kết cấu không sử dụng bình thường

được như bị cong quá mức, bị lún và rạn nứt v v...

∆≤∆

Điều kiện đảm bảo:

∆ - Biến dạng hay chuyển vị của kết cấu dưới tác dụng của
tải trọng tiêu chuẩn do những tổ hợp bất lợi nhất gây nên.
Nếu dI là biến dạng gây ra bởi tải trọng đơn vị thì

∆ = ∑ Pi cδ iγ n nc

∆

- là biến dạng, chuyển vị cho phép trong thiết kế đề ra,
được qui định bởi các tiêu chuẩn, qui phạm.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

28

§4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU THÉP
2. Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán
+ Khái niệm về cường độ tiêu chuẩn: là đặc trưng cơ bản của vật
liệu, được qui định trong các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép
• Đối với thép cacbon thấp, thép có thềm chảy: fy = σc
• Đối với thép cacbon cao, thép không có thềm chảy: fu = σb
+ Cường độ tính toán bằng cường độ tiêu chuẩn chia cho hệ số
an toàn về vật liệu γM
Ví dụ: Với thép cường độ thông thường và cường độ cao vừa có
σc ≤ 3800 daN/cm2, lấy γM = 1,05

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

29

§4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU THÉP
Bảng 1.1 Cường độ tính toán của thép cán và thép ống
Trạng thái làm việc

Ký hiệu

Cường độ tính toán

Kéo, nén, uốn
- Theo giới hạn chảy
- Theo giới hạn bền

f
ft

f = fy /γM

Trượt

fv

f v = 0,85.fy /γM

Ép mặt lên đầu mút (khi tỳ sát)

fc

fc = fu /γM

Ép mặt trong khớp trụ khi tiếp xúc chặt

fcc

fcc = 0,5.fu /γM

Ép mặt theo đường kính của con lăn

fcd

fcd = 0,025.fu /γM

ft = fy /γM

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

30

10


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

31

§4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU THÉP
3. Tải trọng và tác động
3.1. Phân loại tải trọng
+ Tải trọng thường xuyên là tải trọng không biến đổi về giá trị,
vị trí, phương chiều trong quá trình sử dụng công trình.
+ Tải trọng tạm thời là tải trọng có thể có hoặc không có trong một
giai đoạn nào đó của quá trình xây dựng và sử dụng.
- Tải trọng tạm thời dài hạn
- Tải trọng tạm thời ngắn hạn
- Tải trọng đặc biệt

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

32

§4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU THÉP
3. Tải trọng và tác động
3.2. Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán
+ Tải trọng tiêu chuẩn: xác lập trên cơ sở xác suất thống kê,
được cho trong tiêu chuẩn, đó là trị số tải trọng lớn nhất có
thể có trong công trình khi sử dụng bình thường.
+ Tải trọng tính toán: kể đến sự thay đổi giá trị của tải trọng
tiêu chuẩn do những sai lệch ngẫu nhiên khác với những điều kiện
bình thường, đặc trưng bởi hệ số độ tin cậy về tải trọng γQ.
Tiêu chuẩn tải trọng quy định các trị số γQ tùy theo loại tải trọng.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

33

11


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH KẾT CẤU THÉP
3. Tải trọng và tác động
3.3. Tổ hợp tải trọng
* Tổ hợp cơ bản: gồm các tải trọng thường xuyên + tải trọng dài hạn
+ nc×tải trọng ngắn hạn
* Tổ hợp đặc biệt: gồm các tải trọng thường xuyên
+ các tải trọng tạm thời dài hạn
+ nc×(tải trọng ngắn hạn
+ một trong các tải trọng đặc biệt)
Với nc - hệ số tổ hợp
Với tổ hợp cơ bản: nc = 1 khi có một tải trọng ngắn hạn;
nc = 0,9 khi có nhiều hơn hai tải trọng ngắn hạn.
Với tổ hợp đặc biệt: nc = 0,8 đối với mọi tải trọng ngắn hạn.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

34

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
1. Cấu kiện chịu kéo đúng tâm
2. Sự làm việc của thép khi chịu uốn
3. Cấu kiện nén đúng tâm
4. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

35

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
1. Cấu kiện chịu kéo đúng tâm
Cấu kiện chịu kéo được kiểm tra bền theo công thức:
N
≤ f .γ c
An

Trong trường hợp cho phép có biến dạng dẻo lớn, hoặc
đối với thép cường độ cao không có vùng chảy thì có thể
tính theo giới hạn bền, nhưng có thêm hệ số an toàn γu ,
lấy bằng 1,3:
f .γ
N
≤ t c
An
γu
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

36

12

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

37

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
2. Sự làm việc của thép khi chịu uốn
2.1. Tính cấu kiện chịu uốn trong giới hạn đàn hồi
x

σmin

A1

P
h

σc

y
(a) τmax

A
P/2

P/2

σc
τ1

(b)

σmax

b
l

Pl/4

Biểu đồ ứng suất pháp (a), ứng suất pháp lớn nhất ở biên thiết diện:

σ =±

M
≤ f .γ c
Wn

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

38

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
2. Sự làm việc của thép khi chịu uốn
2.1. Tính cấu kiện chịu uốn trong giới hạn đàn hồi
x

σmin

A1

P
h

σc

y
(a) τmax

A
P/2

P/2

σc
τ1

b

(b)

σmax

l

Pl/4

Biểu đồ ứng suất tiếp (b), ứng suất tiếp lớn nhất ở trục trung hòa:

τ=

V .S
≤ f v .γ c
I .t

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

39

13


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
2. Sự làm việc của thép khi chịu uốn
2.2. Tính cấu kiện chịu uốn có biến dạng dẻo
P

σcWd

σcW

Ta có thể xác định mômen lớn nhất khi hình thành khớp dẻo:

M d = σ c ∫ ydF = σ c 2 S = σ cWd
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

40

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
2. Sự làm việc của thép khi chịu uốn
2.2. Tính cấu kiện chịu uốn có biến dạng dẻo
Với: Wd = kW, k > 1,
+ Với tiết diện chữ nhật : k = 1,5
+ Với tiết diện chữ I
: k = 1,12
Công thức tính cấu kiện chịu uốn trong giai đoạn đàn hồi dẻo:

σ=

M
≤ f .γ c
Wd

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

41

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
2. Sự làm việc của thép khi chịu uốn
2.2. Tính cấu kiện chịu uốn có biến dạng dẻo
Chú ý:
- Tính dầm chịu uốn làm việc trong giai đoạn đàn hồi
dẻo chỉ áp dụng cho các trường hợp tải trọng là tĩnh
còn tải trọng động thì không nên áp dụng.

σc

σtđ
τ 3

- Khi trên tiết diện có ứng suất và ứng suất pháp tác dụng đồng thời
tác dụng thì tiết diện đạt tới khớp dẻo nhanh hơn. Sử dụng ứng suất
tương đương để tính toán.

σ td = σ 2 + 3τ 2 ≤ σ c
Qui phạm cho phép dùng phương pháp tính gần đúng để tính cấu kiện
chịu M, Q có xét đến biến dạng dẻo.
σ td = σ 2 + 3τ 2 ≤ 1,15 f .γ c
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

42

14


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
2. Sự làm việc của thép khi chịu uốn
2.2. Tính cấu kiện theo trạng thái giới hạn thứ hai
Cấu kiện chịu uốn phải được kiểm tra về biến dạng như sau:
∆ ≤ [∆]
Biến dạng đàn hồi ∆ gây ra bởi tải trọng tiêu chuẩn
không được vượt quá độ võng giới hạn cho phép [∆]

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

43

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
3. Cấu kiện nén đúng tâm
Cường độ tính toán khi chịu kéo nén
của vật liệu thép là như nhau

P

l

a

3.1 Tính theo điều kiện bền

b
amin = min( a,b)

Chỉ áp dụng cho các thanh ngắn: l ≤ (5÷6) amin
Công thức kiểm tra:

σ=

N
≤ f .γ c
An

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

44

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
3. Cấu kiện nén đúng tâm
3.2 Tính theo điều kiện ổn định

N

l

Đối với thanh liên kết khớp hai đầu chịu nén đúng tâm
Công thức kiểm tra ổn định có dạng

σ=

N
≤ ϕ. f .γ c
A

y

l

ϕ – Hệ số uốn dọc, phụ thuộc độ mảnh của thanh
và cường độ tính toán của thép.
N

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

45

15


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

46

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
4. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm
4.1. Tính cấu kiện kéo lệch tâm và cấu kiện ngắn nén lệch tâm
Kiểm tra độ bền trong giai đoạn làm việc đàn hồi theo công thức:
N M
+
≤ f .γ c
An W

Công thức tính toán có xét đến biến dạng dẻo theo tiêu chuẩn là:
⎛ N ⎞
⎜⎜
⎟⎟
⎝ An . f .γ c ⎠

3/ 2

+

M
≤1
c.Wn .γ c . f

Với hệ số c tùy thuộc dạng tiết diện, cho trong tiêu chuẩn thiết kế
kết cấu thép.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

47

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
4. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm
4.2. Tính về ổn định của thanh nén lệch tâm (nén – uốn)
e

l

e

f

σcr

σ

fth

f

Cấu kiện nén lệch tâm
a/ sơ đồ làm việc; b/ đường cong N-f
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

48

16


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
4. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm
4.2. Tính về ổn định của thanh nén lệch tâm (nén – uốn)
* Công thức kiểm tra ổn định trong mặt phẳng uốn có dạng:
σo =
ϕe =

σ

e
cr

f

N
≤ σ cre = ϕ e . f .γ c

A

gọi là hệ số giảm cường độ tính toán khi uốn lệch tâm, nén uốn
Công thức tính toán:

N
≤ ϕ e . f .γ c
A
Hệ số ϕe phụ thuộc vào độ mảnh qui ước và độ lệch tâm tương
đối tính đổi me cho ở bảng phụ lục.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

49

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

50

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

51

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

17


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

52

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

53

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
4. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm
4.2. Tính về ổn định của thanh nén lệch tâm (nén – uốn)
Với me = η.m = η.e/r = η.e/(W/A) = η.e.A/W
Trong đó:
r - Bán kính lõi của tiết diện, r = W/A
W - Mômen kháng uốn của tiết diện lấy đối với thớ chịu nén nhiều nhất

η - Hệ số kể đến mức độ giảm yếu của tiết diện bởi biến dạng dẻo
η > 1 - Sự giảm yếu xảy ra nhiều hơn
η < 1 - Sự giảm yếu xảy ra ít hơn
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

54

18


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN

4. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm
4.2. Tính về ổn định của thanh nén lệch tâm (nén – uốn)
Ảnh hưởng của hình dạng tiết diện
x

x
y

y
η <1

η>1
σc

σc

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

55

§5. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN
4. Cấu kiện chịu kéo lệch tâm và nén lệch tâm
4.2. Tính về ổn định của thanh nén lệch tâm (nén – uốn)
Công thức kiểm tra ổn định trong mặt phẳng vuông góc với
mặt phẳng uốn:
xem như thanh chịu nén đúng tâm:
N
≤ f .γ c
(cϕ y A)
Trong đó:

ϕy - Hệ số uốn dọc trong trường hợp nén đúng tâm, tra bảng
phụ thuộc vào ly và f.
c - Hệ số nhỏ hơn 1, phụ thuộc hình dạng tiết diện (h), độ mảnh ly
và độ lệch tâm tương đối tính đổi me
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

56

NHỮNG VẤN ĐỀ CỦA CHƯƠNG I
CẦN LƯU Ý

•
•
•
•
•
•
•

Phân loại thép xây dựng.
Cấu trúc tinh thể và thành phần hóa học.
Các mác thép dùng trong xây dựng.
Các đặc trưng chủ yếu của thép.
Qui cách thép cán dùng trong xây dựng.
Phương pháp tính toán kết cấu thép.
Tính toán các loại cấu kiện khi chịu lực.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

57

19