73
1 KẾT CẤU THÉP (CẤU KIỆN CƠ BẢN) TS. Nguyn Trung Kiên ̣ môn Kếtcu công trình Khoa Xây dng và Cơ hc ng dng http://fca.hcmute.edu.vn ĐạihcSư phm kỹ thut TPHCM, 09-2012

kết cấu thép

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: kết cấu thép

1

KẾT CẤU THÉP(CẤU KIỆN CƠ BẢN)

TS. Nguyễn Trung Kiên

Bô môn Kết cấu công trình

Khoa Xây dựng va Cơ học ứng dụng

http://fca.hcmute.edu.vnĐại học Sư phạm ky thuật TPHCM, 09-2012

Page 2: kết cấu thép

2

NÔ I DUNG

• TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

• LIÊN KÊ�T HÀN VÀ LIÊN KÊ�T BU LÔNG

• TÍNH TOÁN DÂ M THÉP

• TÍNH TOÁN CÔ T THÉP

• TÍNH TOÁN DÀN THÉP

Page 3: kết cấu thép

3

TÀI LIÊ U THAM KHAO

• Kết cấu thép – cấu kiện cơ bản (Phạm VănHội và các tác giả khác – NXB KHKT 2009)

• Kêt câu thép công trình dân du ng va côngnghiêp (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

Page 4: kết cấu thép

4

NÔ I DUNG

• TÔNG QUAN VÊ� KÊ T C U THÉP

• LIÊN KÊ�T HÀN VÀ LIÊN KÊ�T BU LÔNG

• TÍNH TOÁN DÂ M THÉP

• TÍNH TOÁN CÔ T THÉP

• TÍNH TOÁN DÀN THÉP

Page 5: kết cấu thép

5

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

� ĐĂ C ĐIÊ M KÊ�T CÂ�U THÉP

� PHA M VI Ư NG DUNG KCT

� CÁC YÊU CÂ U ĐÔ�I VƠ I KCT

� VÂT LIÊ U THÉP

� QUY TĂ�C CÁN THÉP TRONG

XÂY DỰNG

Page 6: kết cấu thép

6

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP

• Khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao• Thép có cường độ cao: fy=220 - 400Mpa• Cấu trúc đồng nhất của vật liệu

• Trọng lượng nhẹ• “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 nghiệp hóa cao• Vật liệu, kết cấu thực hiện trong nhà máy

Öu

Cấu trúc vi mô thép [µm]

Cấu trúc bê tông [cm]

Page 7: kết cấu thép

7

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP� Tính cơ động trong vận

chuyển và lắp 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

Page 8: kết cấu thép

8

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP

• Chịu gỉ kém

Khuy ết

� Bảo vệ bằng : sơn, mạkẽm, mạ nhôm, …

Page 9: kết cấu thép

9

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉPKhuy ết

• Chịu lửa kém• Vật liệu không cháy• Vật liệu chuyển sang dẻo, mất khả

năng chịu lực từ t=500-600oC

� Bảo vệ bằng : sơn chống lửa, bê tông, …

Page 10: kết cấu thép

10

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

• Kết cấu thép thíchhợp với công trình:

• Nhịp lớn

• Chiều cao lớn

• Tải trọng nặng

• Cần trọng lượng nhẹ

• Cần độ kín khôngthấm

Page 11: kết cấu thép

11

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

1. NHAØ COÂNG NGHIEÄP

Thông thường:• Kết cấu khung• Phần tử:

• thanh (kéo, nén),• dầm (uốn),• cột (nén, uốn) • dây (kéo)

dầm

khung

dây

khungkhung

dâydầmthanh dầm

dâydâydầmthanh

Page 12: kết cấu thép

12

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

2. NHAØ NHÒP LÔÙN

Kết cấu vòm, L=100m

• Nhà thi đấu TDTT, nhà triển lãm, kết cấu đỡ mái SVĐ, …

SVĐ San siro - Kết cấu dầm dàn

Page 13: kết cấu thép

13

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

2. NHAØ NHÒP LÔÙN

• Kết cấu dàn không 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

Page 14: kết cấu thép

14

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

3. NHAØ CAO TAÀNG

Vách cứngVách cứng

Page 15: kết cấu thép

15

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

3. NHAØ CAO TAÀNG � kết cấu liên hợp thép-bê tông (composite)

Millennium Tower (Vienna - Austria) – 51 tầng

Cột composite

Lõi bê tông

Dầm sàn composite

Sàn bê tông

42,3 m

Khung composite

33,0

5 m

- Thi công :2-2,5 lầu/1 tuần

Page 16: kết cấu thép

16

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

4. KEÁT CAÁU TRUÏ THAÙP 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/m2

• Liên kết: 2 500 000 đinh tán

Page 17: kết cấu thép

17

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

5. BEÅ CHÖÙA – ÑÖÔØNG OÁNG

Bể chứa chất lỏng

Page 18: kết cấu thép

18

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

6. CAÀU

Viaduc Gabarit (Pháp) xây dựng bởi Gustave Eiffel- 1884

KC vòm: L=165m

Page 19: kết cấu thép

19

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP6. CAÀU

- Viaduc de Mileau (Pháp), 2001-2003 : cầu cao nhất thế giới- 320M euros, xây dựng công ty Eiffage

cáp

Page 20: kết cấu thép

20

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

7. DAØN KHOAN

Kết cấu dàn khoan

Page 21: kết cấu thép

21

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

II. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP

8. KẾT CẤU KHÁC MÁI DÂY

Page 22: kết cấu thép

22

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

1. Yêu cầu về sử dụng:- Đảm bảo yêu cầu về chịu lực- Đảm bảo về độ bền vững, khả năng bảo dưỡng- Đẹp

2. Yêu cầu về kinh tế- Tiết kiệm vật liệu- Công nghiệp khi chế tạo- Lắp ghép nhanh

� Điển hình hóa kết cấu

III. CAÙC YEÂU CAÀU ÑOÁI VÔÙI KEÁT CAÁU THEÙP

Page 23: kết cấu thép

23

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

IV. VẬT LIỆU THÉP• Quặng sắt (Fe2O3, Fe3O4…) 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 lo ại theo thành ph ần hóa h ọc:• Thép xây dựng - Thép cacbon thấp (0,05-0,3%): thép mềm, dễ cán, dê 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 lo ại theo ph ương pháp luy ện thép: PP lò quay, PP lò bằng

Phân lo ại theo m ức đô kh ư ôxy : Thép sôi, thép tĩnh, nửa tĩnh

Page 24: kết cấu thép

24

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

� Thép xây dựng :� 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 loạinày cho các kết cấu chịu lực

� Chia thành 6 hạng theo yêu cầu về độ dai xung kích

� Ký hiệu thép xây dựng, vd: CCT38n2� C : Thép dùng trong kết cấu xây dựng� CT : Cacbon thường� 38 : độ bền kéo đứt 38 KN/cm2 = 380Mpa� n : nửa tĩnh� 2 : hạng 2

IV. VẬT LIỆU THÉP

Page 25: kết cấu thép

25

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

� (1) Miền đàn hồi (E, fy)� (2) Thềm chảy dẻo� (3) Miền củng cố (fu)� (4) Miền co thắt

Biểu đồ kéo thép – quan hệ σ-ε

IV. VẬT LIỆU THÉP – Sư làm vi ệc khi ch ịu kéo

Page 26: kết cấu thép

26

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

IV. VẬT LIỆU THÉP – Cường đô

Page 27: kết cấu thép

27

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

• HIỆN TƯỢNG CỨNG NGUỘI : Hiện tượng tăng tính dòn của thép sau khi bịbiến dạng dẻo (Thép trở nên cứng hơn, giới hạn đàn hồi cao hơn, biến dạng khiphá hoại nhỏ hơn)

V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP

Page 28: kết cấu thép

28

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

Xem xét 1 trạng thái ứng suất phẳng (σ1, σ2 ).� Sự chảy của vật liệu: τ = (σ1- σ2)/2� (1): Khi σ1, σ2 cùng dấu � τ nhỏ � không có

thềm chảy, σtl tăng cao, εo giảm.

� Khi σ1 =σ2 � τ =0 � không chảy dẻo� phá hoại dòn

� (2): Khi σ1, σ2 khác dấu � τ lớn � thép dẻohơn : σtl giảm, thềm chảy lớn, εo tăng.

1- σ1, σ2 cùng dấu2- σ1, σ2 khác dấu3- biểu đồ chuNn khi kéo 1 hướng

28

V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP

• TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT PHỨC TẠP :

Page 29: kết cấu thép

29

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

1- không có sự tập trung ứng suất2- có sự tập trung ứng suất3- tập trung ứng suất do rãnh cắt

� Sự tập trung ứng suất làm cho vật liệu giòn hơn.

V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP

• TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT PHỨC TẠP :

Page 30: kết cấu thép

30

A - TÔNG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP

• CHỊU TẢI TRỌNG LẶP :

� Tải trọng lặp � mỏi của vật liệu

� phá hoại dòn

� ứng suất phá hoại ff (n,ρ) < σb

Page 31: kết cấu thép

31

A - TÔNG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

V. SỰ PHÁ HOẠI DÒN CỦA THÉP

• ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ :

� Nhiệt độ dương: � t=200-300oC : đặc tính thép ít thay đổi� t=300-330oC : thép giòn hơn

� t=500oC : σc= 140MPa� t=600oC : σc= 40MPa� t=600-650oC : σc= 0MPa� t=700oC : thép đỏ hồng� t>1500oC : thép bắt đầu chuyển sang thể lỏng

� Nhiệt độ âm: t=-45 ÷ -60oC � thép trở nên rất dòn và dễ nứt.

Page 32: kết cấu thép

32

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U 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 TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG

Page 33: kết cấu thép

33

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

� Thép chữ I theo TCVN 1655-75� Vd: I30� Nhỏ nhất: I10� Lớn nhất: I60

� Từ I18 – I30 có thêm tiết diệncánh rộng, vd : I22a

� Thép I được dùng làm� Dầm chịu uốn, cột : độ cứng

theo phương trục x lớn, tăngcường độ cứng theo trục y bằng cách mở rộng bản cánhhoặc tổ hợp

� Bất lợi: bản cánh hẹp và vátbên trong � khó liên kết.

Thép chữ I và các ứng dụng

VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG

Page 34: kết cấu thép

34

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

� Thép chữ C theo TCVN 1654-75� Vd: [ 22

� Nhỏ nhất: [5� Lớn nhất: [40

� Từ [14 – [24 có thêm tiết diệncánh rộng và dày hơn, vd : [22a

� Thép [ được dùng làm� Liên kết thuận lợi, liên kết cánh

bất lợi� Dầm chịu uốn, đặc biệt xà gồ

mái, cột – tiết diện tổ hợp

Thép chữ [ và các ứng dụng

VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG

Page 35: kết cấu thép

35

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

� Thép chữ I cánh rộng (h.a)� h có thể lên đến 1000mm� Cánh có mép song song � dễ

liên kết� Dùng làm dầm, cột� Giá thành cao

� Thép ống (h.b) có 2 loại: cóđường hàn dọc và không cóđường hàn dọc� Chịu lực tốt, chống xoắn tốt� Dùng trong kết cấu thanh dàn,

cột

Thép hình khác

VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG

Page 36: kết cấu thép

36

A - TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

- Thép tấm phổ thông: kết cấu tấm bản (dày 4-60mm)

- Thép tấm dày: kết cấu tấm bản (dày 4 – 160 mm)

- Thép tấm mỏng: các thanh thành mỏng bằng cán nguội (dày 0,2 – 4 mm)

VI. QUY TẮC CÁN THÉP XÂY DỰNG

Thép tấm cán nguội

Page 37: kết cấu thép

37

A - TÔNG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

CÁC NÔI DUNG CÂ�N ÔN T P:

� Đặc điểm của kết cấu thép (KCT)

� Phạm vi ứng dụng KCT

� Các yêu cầu đối với KCT

� Vật liệu thép

� Sư pha hoại dòn của thép

� Quy cách cán thép trong xây dựng

Page 38: kết cấu thép

38

NÔ I DUNG

• TÔ NG QUAN VÊ KÊ�T CÂ�U THÉP

• LIÊN KÊ T HÀN VÀ LIÊN KÊ T BU LÔNG

• TÍNH TOÁN DÂ M THÉP

• TÍNH TOÁN CÔ T THÉP

• TÍNH TOÁN DÀN THÉP

Page 39: kết cấu thép

39

• LIÊN KÊ�T HÀN

• LIÊN KÊ�T BU LÔNG

• LIÊN KÊ�T ĐINH TÁN

Liên k ết hàn Liên k ết bu lông Liên k ết đinh tán

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

Page 40: kết cấu thép

40

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Các phương pháp hàn trong KCT

� Hàn hô quang điện

� Hàn hơi

� Các yêu cầu chính khi hàn

Hàn trong nha máy

I. LIÊN KẾT HÀN

Hàn hồ quang điện bằng tayHàn hơi

axetylen

oxy

Page 41: kết cấu thép

41

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Các phương pháp kiểm tra chất lượng đường hàn

� Kiểm tra bằng trực quan

� Kiểm tra bằng pp vật ly

� Các loại đường hàn va cường đô tính toán:� Đường hàn đối đầu : fwc, fwt, fwv

� Đường hàn góc : fwf, fws

I. LIÊN KẾT HÀN

Thiết bị siêu âm ktra đường hàn

Hàn đối đầu Hàn góc

Page 42: kết cấu thép

42

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN CÁC ĐƯỜNG HÀN:� Đường hàn đối đầu : fwc, fwt, fwv

� Khi chịu nén: fwc=f (không phu thuộc vào PP kiểmtra)

� Khi chịu kéo: fwt=f (kiểm tra bằng PP vật ly), fwt=0.85f (kiểm tra bằng PP thông thường)

� Khi chịu cắt : fwv=fv (không phu thuộc vào PP kiểmtra)

� Đường hàn góc : fwf, fws

� fwf : cường đô tính toán chịu cắt của thép đường hànphu thuộc vào loại que hàn (tra bảng)

� fws=0.45fu : cường đô tính toán thép cơ bản trên biênnóng chảy

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 43: kết cấu thép

43

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

CƯỜNG ĐỘ TÍNH TOÁN CÁC ĐƯỜNG HÀN:� Đường hàn góc : fwf, fws

� fwf : cường đô tính toán chịu cắt của thép đường hànphu thuộc vào loại que hàn (tra bảng)

� fws=0.45fu : cường đô tính toán thép cơ bản trên biênnóng chảy

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 44: kết cấu thép

44

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Phân lo ại đường hàn theo công d ụng : cấu tạo, chịu lực

� Phân lo ại theo v ị trí không gian : đường hàn nằm, đứng, ngược, ngang

� Phân lo ại theo địa địa điểm gia công : nha máy, công trường

� Phân lo ại theo tính liên t ục : đường hàn liên tục, đứt quãng

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 45: kết cấu thép

45

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU – ĐẶC ĐIỂM:� Liên kết trực tiếp 2 cấu kiện cùng nằm trong mặt phẳng� Đường hàn đối đầu có thê thẳng góc hoặc xiên� Đường hàn đối đầu chịu lực tốt, ứng suất tập trung nho� Khi bản thép dày cần gia công bản thép cơ bản

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 46: kết cấu thép

46

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU – DẠNG GIA CÔNG MÉP:

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 47: kết cấu thép

47

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU – DẠNG GIA CÔNG MÉP:

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 48: kết cấu thép

48

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn đối đầu

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

w wt c w ww

Nf , A tl

Aσ = ≤ γ =

+ lw= l - 2t : chiêu dài Jnh toán đươ ng hàn+ fwt : cương đô Jnh toán đương hàn chi u kéo+ γc : hê sô điêu kiê n làm viê c

w wv c w ww

Vf , A tl

Aτ = ≤ γ =

Chi u căt:

Chi u kéo:

Page 49: kết cấu thép

49

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn đối đầu

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

w

2

w wt c ww

tlMf , W

W 6σ = ≤ γ =

w

w

2 2tđ w wt c

w ww w

2

w w w

3 1,15f

M V,

W A

tl A tl ,W

6

σ = σ + τ ≤ γ

σ = τ =

= =

Chi u uôn:

Chi u uôn va căt:

Page 50: kết cấu thép

50

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn đối đầu

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

w

w

2 2tđ w wt c

w ww w w

2

w w w

3 1,15f

M N V,

W A A

tl A tl ,W

6

σ = σ + τ ≤ γ

σ = + τ =

= =

Chi u uôn, căt va kéo:

Page 51: kết cấu thép

51

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN ĐỐI ĐẦU:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn đối đầu

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

w wt cw

w wv cw

w

Nsinf

tl

Ncosf

tl

bl 2t

sin

ασ = ≤ γ

ατ = ≤ γ

= −α

Đương hàn đôi đâu xiên:

(θ = α) (θ ≡ α)

Page 52: kết cấu thép

52

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

LIÊN KẾT HÀN GÓC – ĐẶC ĐIỂM:� Liên kết hàn góc nằm ở góc vuông tạo bởi 2 cấu kiện cần hàn� Tiết diện đường hàn là 1 tam giác vuông cân, hơi phồng ở giữa, cạnh của tam

giác gọi là chiều cao đường hàn (hình a va b)� Dùng đường hàn góc thoải hoặc hoặc hàn lõm khi chịu tải trọng động đê giảm

sư tập trung ứng suất (hình c va d)

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 53: kết cấu thép

53

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

LIÊN KẾT HÀN GÓC – ĐẶC ĐIỂM:� Đường hàn góc khi chịu lực :

� Có đường lực phức tạp� Ứng suất phân bô không đều� Hai mút của đường hàn có τmax � đê giảm bớt sư phân bô không đều

ứng suất thi không nên dùng đường hàn quá dài� Trong tính toán xem đường hàn chịu cắt quy ước va pha hoại theo 2 tiết diện

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 54: kết cấu thép

54

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công thức tính toán đường hàn góc

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

-Ư ng suât phân bô đêu do cđương hàn va bi pha hoa i do căt- Đoa n chông: ≥5tmin

w1 wf c w2 ws cw1 w2

w1 f f w w2 s f w w

N Nf , f

A A

A h l ,A h l , l l 10mm

τ = ≤ γ τ = ≤ γ

= β = β = −∑ ∑

( )wf f wf s ws c

Nl

h min f , f≥

β β γ∑

f w f f w

f min

4h l 85 h ,l 40mm

h 1,2t

≤ ≤ β ≥≤

- Kiê m tra:

- Thiêt kê:

- Ghi chu:

Page 55: kết cấu thép

55

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Chiều cao nho nhất đường hàn góc: hfmin

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 56: kết cấu thép

56

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Xác định các hê sô : βf, βs

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 57: kết cấu thép

57

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công tính toán đường hàn góc

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

21

1 2

2

eN N kN

e e

N (1 k)N

= =+

= −

- Sư phân bô nô i lực cho đươ ng hàn sông va mép:

- Ví du : thép góc đêu canh, k=0.7

Page 58: kết cấu thép

58

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công tính toán đường hàn góc

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

- Chi u mô men:

w

w

w1 wf c w2 ws cw1 w2

2

w1 f f

2

w2 s f

w

M Mf , f

W W

lW h

6

lW h

6l l 10mm

τ = ≤ γ τ = ≤ γ

= β

= β

= −

Page 59: kết cấu thép

59

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công tính toán đường hàn góc

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

- Chi u căt:

w1 wf c w2 ws cw1 w2

w1 f f w

w2 s f w

w

V Vf , f

A A

A h l

A h l

l l 10mm

τ = ≤ γ τ = ≤ γ

= β

= β

= −

∑∑

Page 60: kết cấu thép

60

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT HÀN GÓC:� Tổng hợp công tính toán đường hàn góc

I. LIÊN KẾT HÀN

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

- Chi u căt va chi u uôn:

w w

2 2

td1 wf cw1 w1

2 2

td2 ws cw2 w2

w1 f f w w2 s f w

2 2

w1 f f w2 s f

V Mf

A W

V Mf

A W

A h l ,A h l

l lW h ,W h

6 6

τ = + ≤ γ

τ = + ≤ γ

= β = β

= β = β

∑ ∑

∑ ∑

Page 61: kết cấu thép

61

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

LIÊN KẾT HÀN GÓC CÓ BẢN GHÉP:� Bản ghép liên kết thép cơ bản bằng các đường hàn góc cạnh va góc đầu

� Có sư tập trung ứng suất lớn � không dùng cho tải trọng động� Giảm ứng suất tập trung bằng cách vát cạnh va không hàn toàn bô bản ghép

� Tiết diện bản ghép:

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 62: kết cấu thép

62

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

LIÊN KẾT HÀN HỖN HỢP:� Liên kết đối đầu + liên kết hàn góc có bản ghép

� Tập trung ứng suất lớn

I. LIÊN KẾT HÀN

bg w bgN A= σ

Page 63: kết cấu thép

63

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

ỨNG SUẤT VÀ BIẾN HÌNH HÀN:� Khi hàn xong, do ảnh hưởng của nhiệt độ, cấu kiện thường bị cong vênh� Hiện tượng biến hình hàn. Lúc đó, trong thép cơ bản và trong đường hàn nảy

sinh nội ứng suất � Ứng suất hàn (ứng suất nhiệt, ứng suất co ngót)� Biện pháp:

� giảm sô lượng đường hàn một cách tối đa, � không nên dùng đường hàn quá dày, � tránh tập trung đường hàn vào một chô, tránh đường hàn kín hoặc cắt

nhau làm cản trơ biến dạng tư do vật liệu

I. LIÊN KẾT HÀN

Page 64: kết cấu thép

64

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Phân loại liên kết bu lông

� Bu lông thô

� Bu lông thường

� Bu lông tinh� Bu lông cường đô cao

� Bu lông neo

� Cấp đô bền va cường đô tính toán:

� Cấp đô bền bu lông: tư 4.6 đến 10.9� Cường đô tính toán: fvb, ftb, fcb.

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

Liên kết bu lông

Page 65: kết cấu thép

65

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Cấp đô bền va cường đô tính toán:

� Cấp đô bền bu lông: tư 4.6 đến 10.9

� Cường đô tính toán: fvb, ftb, fcb.

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

Page 66: kết cấu thép

66

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Sư là việc liên kết bu lông thường, thô, tinh:

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

Pha hoại thép cơ bản do ép mặtPha hoại cắt ngang thân bu lông

� Kha năng chịu cắt bu lông:

[N]vb=fvb × γb × A × nv

� fvb : cường đô tính toán chịu cắt vật liệu bu lông

� A : diện tích tiết diên ngang thân bu lông (phần không bị ren)� nv: sô lượng mặt cắt tính toán của bu lông

� γb : hê sô điều kiện làm việc liên kết bu lông

Page 67: kết cấu thép

67

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

Pha hoại thép cơ bản do ép mặtPha hoại cắt ngang thân bu lông

� Kha năng chịu ép mặt bu lông:

[N]cb=d (Σt)min× fcb × γb

� fcb : cường đô ép mặt tính toán bu lông

� d : đường kính thân bu lông (phần không bị ren)

� (Σt)min : tổng chiều dày nho nhất các bản thép cùng trượt vê một hướng� γb : hê sô điều kiện làm việc liên kết bu lông

� Sư là việc liên kết bu lông thường, thô, tinh:

Page 68: kết cấu thép

68

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

Lực ma sát lớn tạo ra do lực xiết lớn của êcu bu lông

� Kha năng chịu trượt của 1 bu lông:

[N]cb=fhb × Abn × γb1 (µ/γb2)min× nf

� fhb : cường đô tính toán chịu kéo vật liệu bu lông, fhb=0.7fub

� Abn : diện tích thực thân bu lông (kê đến phần bị ren)

� µ : hê sô ma sát� γb1 : hê sô điều kiện làm việc liên kết bu lông

� nf : sô lượng mặt phẳng tính toán

� γb2 : hê sô đô tin cậy

� Sư làm việc chịu trượt của liên kết bu lông cường đô cao:

Page 69: kết cấu thép

69

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

� Kha năng chịu trượt của 1 bu lông:

[N]tb=Abn× ftb� ftb : cường đô tính toán chịu kéo vật liệu bu lông� Abn : diện tích thực thân bu lông (kê đến phần bị ren)

� Sư làm việc bu lông khi chịu kéo:

Page 70: kết cấu thép

70

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

II. LIÊN KẾT BU LÔNG� Cấu tạo liên kết bu lông:

Page 71: kết cấu thép

71

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Tổng hợp công tính toán liên kết bu lông

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

- Bu lông chi u căt va ép mă t:

[ ][ ] [ ] [ ]( )

cmin b

min b vb cb

Nn

N

N min N , N

≥γ

=

- Bu lông chi u căt va ép mă t:

[ ][ ] [ ] [ ]( )

cmin b

min b vb cb

Vn

N

N min N , N

≥γ

=

Page 72: kết cấu thép

72

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Tổng hợp công tính toán liên kết bu lông

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

- Lực max tác du ng lên bu lông:

[ ]1bmax c2 min b

i

MlN N

m l= ≤ γ∑

- Lực max tác du ng lên bu lông:

+ m : sô bu lông trên mô t hàng

[ ]2 2

1bmax c2 min b

i

Ml VN N

nm l

= + ≤ γ ∑

Page 73: kết cấu thép

73

B - LIÊN KÊ�T HÀN VÀ BU LÔNG

� Tổng hợp công tính toán liên kết bu lông

II. LIÊN KẾT BU LÔNG

Sơ đô chiu lực Công thưc &nh toán

- Bu lông chi u kéo:

[ ] ctb

Nn

N≥

γ

- Kiêm tra bên thép cơ ban do gia m yêu :

bl cn

Nf

A≤ γ γ

+ Diê n Jch thực kê đên gia m yêu lô bu lông:

An = A – A1

Vơ i : A1 = Max (A1,51, A1,2,3,4,5

1 – n×s2t/4u)