Giáo trình môn Kết cấu thép - Chương 1: Những tính chất cơ bản của thép xây dựng

Nội dung text: Giáo trình môn Kết cấu thép - Chương 1: Những tính chất cơ bản của thép xây dựng

1. Chæång 1: NHÆÎNG TÊNH CHÁÚT CÅ BAÍN CUÍA THEÏP XÁY DÆÛNG ξ1.Theïp xáy dæûng: o Tæì quàûng (Fe2O3, Fe3O4) luyãûn trong loì dæåïi taïc duûng t âæåüc gang (%C > 1,7%), tiãúp tuûc luyãûn vaì khæí båït C trong gang seî âæåüc theïp (%C < 1,7%). Càn cæï vaìo haìm læåüng C% âãø phán biãût gang vaì theïp. Váût liãûu chuí yãúu laìm kãút cáúu theïp laì theïp than (theïp C) vaì theïp håüp kim tháúp, ngoaìi ra âäi khi coìn duìng gang âuïc laìm gäúi tæûa hoàûc håüp kim nhäm (ráút haûn chãú vç giaï thaình cao) . 1.1.Phán loaûi theïp xáy dæûng 1.Theo thaình pháön hoïa hoüc: Dæûa vaìo haìm læåüng C% trong theïp vaì caïc thaình pháön khaïc: - Theïp C : ( %C< 1,7% ) chia ra laìm 3 loaûi: * Theïp C tháúp ( %C < 0,22%): Deío, mãöm vaì dãù haìn. Theïp xáy dæûng laì theïp C tháúp. * Theïp C væìa (0,22 < %C < 0,6 %): Cæåìng âäü cao hån nhæng doìn * Theïp C cao ( 0,6% < %C< 1,7% ). - Theïp håüp kim: Coï thãm caïc thaình pháön kim loaûi khaïc: Cr,Ni,Mn âãø caíi thiãûn tênh cháút theïp. Theïp håüp kim tháúp coï haìm læåüng caïc kim loaûi < 2,5%. 2.Theo phæång phaïp luyãûn: Coï 2 loaûi - Theïp loì quay (Loì Bessmer, Thomas): Dung têch låïn 50-60 táún/meí; thåìi gian luyãûn nhanh 10-20 phuït/loì. Khoï khäúng chãú vaì âiãöu chènh thaình pháön, khäng loaûi hãút taûp cháút coï haûi, cáúu truïc khäng thuáön nháút nãn cháút læåüng tháúp , khäng duìng laìm kãút cáúu chëu taíi troüng nàûng , taíi troüng âäüng. - Theïp loì bàòng (Loì Martin): Dung têch nhoí hån 30÷35 táún/meí,thåìi gian luyãûn láu 8÷12h/loì. Coï thãø khäúng chãú vaì âiãøu chènh thaình pháön, âuí thåìi gian khæí hãút taûp cháút, cáúu truïc thuáön nháút nãn cháút læåüng cao, duìng laìm kãút cáúu chëu læûc.Tuy nhiãn, nàng suáút tháúp, giaï thaình cao. Æ Khàõc phuûc:Luyãûn bàòng loì thäøi äxy cháút læåüng tæång âæång loì bàòng, giaï thaình tháúp hån do nàng suáút cao, thåìi gian luyãûn nhanh hån (40÷50 phuït/meí). 3.Theo phæång phaïp khæí äxy: Coï 3 loaûi 7
2. - Theïp ténh: Theïp loíng ra loì âæåüc khæí äxy vaì taûp cháút, traïnh âæåüc boüt khê trong theïp nãn cáúu truïc thuáön nháút, cháút læåüng cao nãn âæåüc duìng laìm kãút cáúu chëu taíi troüng nàûng, taíi troüng âäüng. - Theïp säi: Theïp loíng ra loì âäø vaìo khuän, boüt khê O2 , CO2 chæa ra hãút âaî nguäüi, taûo nhæîng chäù khuyãút táût, dãù sinh æïng suáút táûp trung khi chëu læûc vaì bë laîo hoïa, dáùn âãún phaï hoaûi doìn, khäng nãn duìng laìm kãút cáúu chëu læûc chênh . - Theïp næía ténh: Cháút læåüng vaì giaï thaình trung gian giæîa 2 loaûi trãn . 1.2.Cáúu truïc vaì thaình pháön hoïa hoüc cuía theïp: 1.Cáúu truïc tinh thãø: Cáúu truïc theïp (hçnh 1.1) taûo båíi: - Ferit: Fe nguyãn cháút, chiãúm 99% thãø têch , deío vaì mãöm. - Ximentic: Håüp cháút Fe3C, cæïng vaì doìn do thaình pháön C. - Maìng peclit: Häøn håüp Fe vaì Fe3C, laì maìng âaìn häöi, bao quanh ferit. Maìng caìng daìy, theïp caìng cæïng vaì keïm deío. Hçnh 1.1: Cáúu truïc tinh thãø 2.Thaình pháön hoïa hoüc: - Fe chiãúm 99 %. - C: Coï haìm læåüng nhoí hån 1,7%. Læåüng C caìng cao, theïp coï cæåìng âäü låïn nhæng doìn nãn khoï haìn vaì khoï gia cäng. Yãu cáöu theïp xáy dæûng coï: %C < 0,22%. - Caïc thaình pháön coï låüi: * Mn: 0,4 ÷ 0,65 %. Tàng cæåìng âäü,âäü dai, nhæng laìm theïp doìn Æ %Mn < 1,5% * Si:0,12 ÷ 0,35%. Tàng cæåìng âäü nhæng giaím tênh chäúng gè, khoï haìn Æ %Si < 0,3%. - Caïc thaình pháön coï haûi: * P: Giaím tênh deío vaì âäü dai va chaûm, theïp doìn åí nhiãût âäü tháúp. * S: Laìm theïp doìn åí nhiãût âäü cao, dãù næït khi reìn vaì haìn. * O2 ,N2: Laìm theïp doìn, cáúu truïc khäng thuáön nháút Æ %O2< 0,05 %; %N2< 0,0015%. Ngoaìi ra trong theïp håüp kim coìn coï thãm mäüt säú thaình pháön Ni, Cr,Cu âãø caíi thiãûn tênh cháút theïp. 1.3.Säú hiãûu cuía theïp xáy dæûng: 1.Theïp C: Theo kyï hiãûu Liãn Xä (cuî) tæì CTO÷ CT7. Chè säú caìng cao haìm læåüng C caìng låïn, theïp coï cæåìng âäü cao nhæng keïm deío khoï haìn vaì gia cäng. 8
3. * CTo: Deío, duìng laìm kãút cáúu khäng chëu læûc: Buläng thæåìng, âinh taïn, chi tiãút * CT1 ,CT2: Mãöm , cæåìng âäü tháúp, duìng trong kãút cáúu voí. * CT3: Phäø biãún nháút trong xáy dæûng, thæåìng laì theïp loì bàòng-säi hoàûc theïp næía ténh. Kãút cáúu chëu taíi troüng nàûng, âäüng duìng theïp loì bàòng-ténh. * CT4: Cæåìng âäü cao, duìng trong cäng nghiãûp âoïng taìu. * CT5: Khoï gia cäng chãú taûo, khoï haìn chè duìng cho kãút cáúu âinh taïn. * CT6, CT7: Quïa cæïng, doìn khäng duìng âæåüc trong xáy dæûng, chè duìng laìm maïy cäng cuû 2.Theïp håüp kim tháúp: Ngaìy caìng phäø biãún trong xáy dæûng nhåì cæåìng âäü cao, bãön vaì chäúng gè täút. Theo kyï hiãûu LiãnXä (cuî), caïc chè säú chè thaình pháön hoïa hoüc vaì haìm læåüng C. Vê duû: 15XCHΓΠ: 0,15% C, C: Silic, H:Ni , Π: Cu. ξ2.Sæû laìm viãûc cuía theïp chëu keïo: Sæû laìm viãûc chëu keïo laì daûng chëu læûc cå baín cuía theïp, qua âoï coï thãø tháúy âæåüc caïc âàûc træng cå hoüc chuí yãúu cuía theïp nhæ : æïng suáút giåïi haûn, biãún daûng giåïi haûn, mäduyn âaìn häöi 2.1.Biãøu âäö æïng suáút - biãún daûng: - Keïo mäüt náøu theïp mãöm CT3 tiãu chuáøn bàòng taíi troüng ténh tàng dáön. Veî biãøu âäö quan hãû æïng suáút (σ) - biãún daûng tæång âäúi (ε), hçnh 1.2: Truûc tung Oy biãøu thë æïng suáút σ = N/ F (KN/cm2). Truûc hoaình Ox biãøu thë biãún daûng tæång âäúi ε = ∆l /l %. ( F,l: Tiãút diãûn vaì chiãöu daìi ban âáöu cuía máùu theïp ) . - Biãøu âäö gäöm 4 giai âoaûn: Hçnh 1.2: Biãøu âäö keïo cuía theïp carbon tháúp. 1.Giai âoaûn 1 ( Giai âoaûn âaìn häöi ) 9
4. * Âoaûn OA: Âoaûn thàóng. Quan hãû σ - ε tuyãún tênh. Váût liãûu laìm viãûc theo âënh luáût Hooke: 6 2 σ = E.ε ( E: Mäduyn âaìn häöi, theïp CT3 coï E=2,1.10 Kg/cm ). Âãún A, thäi taïc duûng, váût liãûu khäi phuûc laûi traûng thaïi ban âáöu. Giai âoaûn naìy goüi 2 laì: Giai âoaûn tyí lãû. ÆÏng suáút tyí lã û σtl = σA= 2000 Kg/cm .εA = ε tl= 0,2 %. * Âoaûn AA’: Håi cong. Khäng coìn giai âoaûn tyí lãû nhæng theïp váùn laìm viãûc âaìn häöi, biãún daûng seî máút âi khi khäng coìn taíi troüng. 2.Giai âoaûn 2 ( Giai âoaûn âaìn häöi - deío) * Âoaûn A’B: Âoaûn cong.Váût liãûu laìm viãûc âaìn häöi - deío. E ≠ const vaì giaím dáön Hçnh 1.3: Biãøu âäö ke2ïo cuía theïp âãún 0. Âãún B thäi taïc duûng, biãøu âäö seî qua A tråí vãö 0. σB = σc = 2400 Kg/cm . carbon cao. 3.Giai âoaûn 3 ( Giai âoaûn chaíy deío) * Âoaûn BC: Háöu nhæ nàòm ngang. Biãún daûng tàng nhæng æïng suáút khäng tàng. Âãún C, thäi taïc duûng, váût liãûu tråí vãö theo âæåìng giaím taíi C0’ // A0 Æ Theïp coï biãún 2 daûng dæ 00’. σC= σB= σc = 2400 Kg/cm . ε = 0,2 %÷ 2,5%. 4.Giai âoaûn 4 ( Giai âoaûn tæû gia cæåìng, cuíng cäú) * Âoaûn CD: Âoaûn cong thoaíi . Theïp khäng chaíy næîa maì laûi nhæ coï veí chëu âæåüc læûc Æ Theïp tæû gia cæåìng. Sau âoï, biãún daûng tàng nhanh, tiãút diãûn máùu theïp bë thu heûp 2 vaì bë keïo âæït åí σD= σb= 3800÷4000 Kg/cm . εD= ε b= 20 ÷25 %. Giaíi thêch: Dæûa vaìo cáúu truïc haût cuía theïp vaì cáúu truïc tinh thãø cuía caïc haût ferit. Maûng nguyãn tæí cuía caïc tinh thãø haût ferit coï nhæîng khuyãút táût (biãún vë) laìm cho caïc pháön tinh thãø ferit khi chëu læûc dãù bë træåüt tæång âäúi våïi nhau. Trong giai âoaûn tyí lãû, biãún daûng cuía theïp laì do biãún daûng häöi phuûc âæåüc cuía caïc maûng nguyãn tæí. Sau âoï, mäüt säú haût feri tcoï biãún vë xuáút hiãûn træåüt laìm biãún daûng tàng nhanh hån æïng suáút (giai âoaûn âaìn häöi deío). Khi æïng suáút tiãúp tuûc tàng, sæû træåüt caïc haût riãng leí phaït triãøn thaình âæåìng træåüt laìm theïp biãún daûng låïn våïi æïng suáút khäng âäøi (giai âoaûn chaíy deío). Sau âoï, maìng peclit cæïng hån so våïi ferit nguyãn cháút ngàn caín biãún daûng cuía caïc tinh thãø. ÆÏng suáút do âoï tiãúp tuûc tàng (giai âoaûn tæû gia cæåìng). Khi æïng suáút táûp trung chäù tiãút diãûn thu heûp væåüt quaï læûc tæång taïc nguyãn tæí, theïp måïi bë âæït. Nháûn xeït: - Vãö quan niãûm tênh : Khi æïng suáút trong theïp væåüt quaï giåïi haûn chaíy, theïp coi nhæ khäng coìn khaí nàng laìm viãûc bçnh thæåìng do biãún daûng quaï låïn Æ Láúy giåïi haûn chaíy σc laìm giåïi haûn khäng âæåüc pheïp væåüt qua. Màût khaïc, khi σ < σc , biãún daûng kãút cáúu nhoí nãn phuì håüp våïi caïc giaí thiãút cuía sæïc bãön váût liãûu. Giai âoaûn 1: Giai âoaûn âaìn häöi. σ < σtl : Duìng lyï thuyãút âaìn häöi. E= const Giai âoaûn 2: Giai âoaûn âaìn häöi-deío. σtl < σ < σc: Duìng lyï thuyãút âaìn häöi - deío. E ≠ const. σ = σc : Duìng lyï thuyãút deío. E= 0. - Hiãûn tæåüng “thãöm chaíy”: Chè xaíy ra åí theïp coï haìm læåüng C% = 0,1÷0,3% . Nãúu khäng, sau giai âoaûn âaìn häöi, âæåìng cong chuyãøn ngay sang giai âoaûn tæû gia cæåìng. 10
5. Âäúi våïi theïp naìy, quy æåïc láúy giåïi haûn chaíy tæång æïng våïi biãún daûng ε = 0,2 %. Biãøu âäö váût liãûu doìn coï daûng nhæ hçnh 1.3. 2.2.Tênh toaïn cáúu kiãûn chëu keïo: Tênh theo âiãöu kiãûn bãön * Cáúu kiãûn khäng cho pheïp biãún daûng deío: N σ = ≤ γ .R (1.1) Fth Fth : Diãûn têch tiãút diãûn thu heûp. γ : Hãû säú âiãöu kiãûn laìm viãûc. * Cáúu kiãûn cho pheïp biãún daûng deío: N σ = ≤ γ .Rb / γb (1.2 ) Fth Våïi: γb = 1,3 2.3.Caïc âàûc træng cå hoüc chuí yãúu cuía theïp Biãøu âäö keïo cho tháúy caïc âàûc træng cå hoüc chuí yãúu cuía theïp quy âënh trong quy phaûm tuìy maïc theïp, âoï laì: - Moâun âaìn häöi E: Âäü däúc cuía âoaûn thàóng OA. E= σ /ε = tg α. (α: Goïc nghiãng 6 2 cuía biãøu âäö âaìn häöi - Theïp CT3 E= 2 .10 Kg/cm ) . Giai âoaûn tyí lãû E= const, giai âoaûn chaíy E=0, giai âoaûn tæû gia cæåìng, E ráút nhoí vaì E ≈ 0. - Giåïi haûn tyí lãû σtl : Giaï trë æïng suáút giåïi haûn váût liãûu laìm viãûc theo âënh luáût Hooke. -Giåïi haûn chaíy σc: Quan troüng nháút vç âoï laì æïng suáút låïn nháút coï thãø coï trong váût liãûu maì khäng âæåüc pheïp vuåüt qua. Khi æïng suáút trong kãút cáúu âaût σc (Theïp CT3, σc = 2400 Kg/cm2 ), coi nhæ kãút cáúu âaût traûng thaïi giåïi haûn vãö cæåìng âäü Æ laì càn cæï xaïc âënh cæåìng âäü tênh toaïn cuía theïp. - Giåïi haûn bãön σb: Cæåìng âäü tæïc thåìi cuía theïp khi bë keïo âæït, Âäúi voïi theïp CT3, σb > σc do âoï noï xaïc âënh vuìng an toaìn dæû træî giæîa hai traûng thaïi laìm viãûc vaì phaï hoaûi. Âäúi våïi theïp khäng coï thãöm chaíy, σb laì trë säú giåïi haûn æïng suáút laìm viãûc (kãø thãm hãû säú an toaìn). Âäúi våïi theïp coï thãöm chaíy nhæng cho pheïp biãún daûng deío coï thãø láúy æïng suáút giåïi haûn theo σb (kãø thãm hãû säú an toaìn). - Biãún daûng khi âæït: Âàûc træng cho âäü deío vaì âäü dai cuía theïp. Theïp CT3 coï εb=20÷25% >> εc= 0,2% chæïng toí theïp khäng bao giåì bë keïo âæït khi coìn åí traûng thaïi deío. Theïp chè bë phaï hoaûi khi âaî chuyãøn sang doìn. Giaíi thêch: Nãúu êt C, maìng peclit khäng âuí âãø ngàn caïc haût ferit træåüt. Ngæåüc laûi, maìng peclit daìy luän luän ngàn caín khäng cho caïc haût ferit træåüt nãn biãøu âäö seî háöu nhæ khäng coï thãöm chaíy. 11
6. ξ3.Sæû laìm viãûc cuía theïp chëu neïn: Theïp chëu neïn bë phaï hoaûi dæåïi 2 daûng: Máút khaí nàng chëu læûc hoàûc máút äøn âënh. - Âäúi våïi máùu ngàõn: (Chiãöu cao máùu l khäng låïn hån 5 âãún 6 láön so våïi bãö räüng) Sæû laìm viãûc chëu neïn khäng khaïc máúy so våïi khi chëu keïo, cuîng coï caïc giai âoaûn âaìn häöi, chaíy vaì tæû gia cæåìng, tæïc laì coï cuìng caïc âàûc træng cå hoüc nhæ : Giåïi haûn tyí lãû σtl , giåïi haûn chaíy σc ,εc ,mädun âaìn häöi E Tuy nhiãn, trong giai âoaûn tæû gia cæåìng khäng xaïc âënh âæåüc giåïi haûn bãön σb vç theïp khäng bë keïo âæït maì bë phçnh ra vaì tiãúp tuûc chëu âæåüc taíi troüng låïn Æ Theïp bë phaï hoaûi laì do biãún daûng låïn. - Âäúi våïi máùu daìi: Thæåìng theïp máút khaí nàng chëu læûc chuí yãúu laì do máút äøn âënh. 3.1.Hiãûn tæåüng máút äøn âënh: Xeït thanh thàóng chëu taïc duûng læûc neïn âuïng tám P. - Khi P coìn nhoí, dæåïi taïc duûng cuía læûc ngáùu nhiãn H, thanh lãûch khoíi vë trê ban âáöu (læûc P váùn âuïng tám), thäi taïc duûng H, thanh tråí vãö traûng thaïi ban âáöu Æ thanh åí traûng thaïi cán bàòng äøn âënh. - Khi P âaût giaï trë giåïi haûn Pth , dæåïi taïc duûng cuía H ngáùu nhiãn duì nhoí khi thäi taïc duûng, thanh khäng thãø tråí vãö traûng thaïi ban âáöu Æ Thanh âaî bë máút äøn âënh. Hçnh 1.4: Hiãûn tæåüng máút äøn âënh. 3.2.Tênh toaïn äøn âënh thanh chëu neïn: - Hiãûn tæåüng: Khi læûc neïn P = Pth , thanh khäng coìn thàóng maì bë uäún cong trong màût phàóng coï âäü cæïng nhoí nháút. Sau âoï duì tàng P lãn ráút êt thanh váùn bë cong nhanh vaì máút khaí nàng chëu læûc. Âäúi våïi thanh chëu neïn, tênh toaïn äøn âënh laì xaïc âënh Pth, tæì âoï tçm ra σth . -Âiãöu kiãûn thanh äøn âënh: σ < σtl. 1.Cäng thæïc Euler: Xaïc âënh Pth cho thanh âaìn häöi chëu neïn 2 âáöu liãn kãút khåïp laì : 2 π EJ min Pth= 2 (1.3) l0 E: Mädun âaìn häöi cuía váût liãûu. Jmin: Mämen quaïn tinh nhoí nháút cuía tiãút diãûn. lo : Chiãöu daìi tênh toïan cuía thanh. lo= µ .l (1.4 ) 12
7. µ : Hãû säú phuû thuäüc hçnh thæïc liãn kãút 2 âáöu thanh. Hçnh 1.5: Hãû säú µ theo daûng liãn kãút 2 âáöu thanh neïn 2 Pth π EJ min ÆÏng suáút tåïi haûn: σth = = 2 Fng l0 Fng J min Coï: rmin = (1.5) :Baïn kênh quaïn tênh tiãút diãûn Fng l λ = 0 (1.6) : Âäü maính cuía cáúu kiãûn rmin π 2 E → σ = (1.7) th λ2 -Nháûn xeït: * σth phuû thuäüc âäü maính λ vaì E (âàûc træng cå hoüc váût liãûu) maì khäng phuû thuäüc ngoaûi læûc taïc duûng. * Thanh coï rmin caìng låïn, σth caìng låïn tæïc khaí nàng chëu læûc cuía thanh caìng cao. Æ Cuìng diãûn têch theïp, tiãút diãûn coï baïn kênh quaïn tênh r låïn nháút laì hçnh thæïc tiãút diãûn håüp lyï nháút. Chæïng minh cäng thæïc Euler: Boí qua troüng læåüng baín thán thanh, mämen tiãút diãûn x khi thanh máút äøn âënh: Mx= Pth.y. Giaí thiãút khi máút äøn âënh theïp coìn laìm viãûc âaìn häöi (E= const) phæång trçnh vi phán gáön âuïng cuía âæåìng âaìn häöi thanh chëu neïn laì: M P .y(x) P .y(x) y’’(x)= - X = - th hay y’’(x)+ th = 0 E.J min E.J min E.J min P Âàût α2 = th E.J min Æ y’’(x)+ α2.y (x) = 0 Nghiãûm täøng quaït phæång trçnh: y(x) = Asinαx +Bcosαx. Âiãöu kiãûn biãn: x=0, y=0 Æ B=0; x=l, y=0 Æ Asinα =0. A≠0 (Vç nãúu A=0 thç luän coï y(x)=0 traïi giaíi thiãút ban âáöu thanh âaî máút äøn âënh (y(x)≠ 0) Æ sinαl = 0 n 2 .π 2 .E.J Æ α= n.π/ l. So saïnh cäng thæïc α2 Æ P = min . th l 2 π 2 .E.J Khi thanh máút äøn âënh, chè cáön P âaût trë säú nhoí nháút n=1Æ P = min . th th l 2 2.Cäng thæïc Euler måí räüng: 13
8. - Cäng thæïc (1.3) (1.7) chè âuïng khi thanh laìm viãûc trong miãön âaìn häöi σth< σtl : E= const. π 2 E E 2 Æ Âäúi våïi theïp CT3 : σth = 2 < σtl = 2000 Kg/cm λ ≥ π . =105. λ σ tl Khi thanh coï λ < 105: træåïc khi máút äøn âënh âaî coï mäüt pháön váût liãûu chuyãøn sang laìm viãûc åí giai âoaûn deío. E= dσ/dε Æ Cäng thæïc Euler måí räüng: 2 π Eq σ = (1.8 ) th λ2 EJ + EJ Våïi: E = 1 2 (1.9 ) q J Eq : Mäâun âaìn häöi quy æåïc. E, Ed: Mädun âaìn häöi vaì mäâun biãún daûng deío J1, J2: Mämen quaïn tênh cuía pháön tiãút diãûn laìm viãûc âaìn häöi vaì pháön tiãút diãûn biãún daûng deío. J: Mämen quaïn tênh cuía caí tiãút diãûn. Chæïng minh Eq: σ .y .dF σ y dF Mämen M = ∫ 1 1 + ∫ 2 2 F1 F2 E.y1 Ed .y 2 Våïi σ1 = ; σ2 = ; P P E 2 E d 2 M =.y 1.dF + y 2 .dF ∫ P ∫ P F1 F2 E; Ed : giaí sæí laì hàòng säú E.J1 Ed .J 2 E q .J EJ1 + EJ 2 Æ M= + = hay E = P P P q J - Thæûc tãú thanh neïn doüc truûc luän chëu caïc taïc nhán gáy uäún (âäü lãûch tám ngáùu nhiãn, âäü cong ban âáöu ) do âoï khäng coï neïn doüc truûc hoaìn toaìn maì phaíi kãø âãún âäü σ lãûch tám nhoí, âàûc træng båíi hãû säú uäún doüc: ϕ = th (1.10) σ c Nãúu láúy cæåìng âäü tênh toaïn cuía theïp R= σc Æ σth= ϕ.R π 2 E Màût khaïc: σth= 2 λ π 2 E Æ ϕ = 2 (1.11) R.λ Nãn ϕ phuû thuäüc maïc theïp vaì âäü maính cáúu kiãûn (λ): ϕ = f (λ)Æ Tra phuû luûc I.2 3.Tênh toaïn thanh chëu neïn: Phaíi tênh caí 2 âiãöu kiãûn: 14
9. N - Âiãöu kiãûn bãön: σ = ≤ R (1.12) Fth Fth :Diãûn têch tiãút diãûn thu heûp N - Âiãöu kiãûn äøn âënh: σ = ≤ ϕ.R (1.13) Fng Fng: Diãûn têch tiãút diãûn nguyãn Giaíi thêch: Såí dé tênh äøn âënh âæåüc láúy Fng , boí qua giaím yãúu vç sæû giaím yãúu cuûc bäü trãn màût càõt ngang chè aính hæåíng âãún âäü bãön maì khäng aính hæåíng nhiãöu âãún âäü äøn âënh ξ4.Sæû laìm viãûc cuía theïp chëu uäún: 4.1.Sæû laìm viãûc cuía cáúu kiãûn chëu uäún: Hçnh 1.6: Sæû laìm viãûc cuía cáúu kiãûn chëu uäún 1. Trong giai âoaûn âaìn häöi: - Khi P nhoí, biãøu âäö æïng suáút daûng tam giaïc. Caïc thaình pháön näüi læûc M sinh ra æïng suáút phaïp σ vaì Q sinh ra æïng suáút tiãúp τ . - Âiãöu kiãûn bãön cuía dáöm chëu uäún trong giai âoaûn âaìn häöi : M σ = ≤ γ .R (1.14) Wth Q.S τ = ≤ γ.R (1.15) J.b c M, Q: Mämen vaì læûc càõt do taíi troüng tênh toïan Wth : Mämen khaïng uäún cuía tiãút diãûn giaím yãúu S : Mämen ténh cuía pháön tiãút diãûn nguyãn træåüt âäúi våïi truûc trung hoìa b : Bãö räüng cáúu kiãûn - Khi P låïn, mämen tàng, æïng suáút σ tàng theo, khi caïc thåï biãn âaût giåïi haûn chaíy σ = σc, giai âoaìn âaìn häöi kãút thuïc (I). âh Mgh = σc .Wth (1.16) 2. Trong giai âoaûn coï biãún daûng deío: -Tiãúp tuûc tàng P, do tênh cháút “thãöm chaíy” nãn duì biãún daûng tàng, æïng suáút caïc thåï biãn váùn khäng tàng, chè coï æïng suáút caïc thåï bãn trong tiãúp tuûc tàng vaì âaût giåïi haûn chaíy, vuìng deío lan dáön vaìo caïc thåï trong. Khi toaìn bäü tiãút diãûn âaût giåïi haûn chaíy σ = σc , biãøu âäö æïng suáút coï daûng hçnh chæî nháût (II). Taûi tiãút diãûn âàût læûc P xuáút hiãûn “khåïp 15
10. deío” laìm hai pháön dáöm coï thãø xoay âæåüc. ÅÍ traûng thaïi naìy, toaìn bäü tiãút diãûn dáöm laìm viãûc trong giåïi haûn deío. Mämen âaût giaï trë giåïi haûn vaì khäng tàng âæåüc næîa, dáöm bë phaï hoaûi. â σ y.dF σ Mgh = c . ∫ = c . Wd (1.17) F - Âiãöu kiãûn bãön cuía dáöm chëu uäún coï xeït âãún biãún daûng deío laì : M σ = ≤ γ .R (1.18) Wd Wd = St + Sd : Mämen khaïng uäún deío. St , Sd: Mämen ténh cuía pháön trãn, dæåïi âäúi våïi truûc trung hoìa cuía tiãút diãûn. * Tiãút diãûn hçnh chæî nháût: M d σ .W b.h 2 / 4 gh c d Æ dh = = 2 = 1,5 Wd = 1,5 W M gh σ c .W b.h / 6 * Tiãút diãûn chæî I, [ : Wd = (1,12 ÷ 1,13) W Æ Khaí nàng chëu uäún khi hçnh thaình khåïp deío låïn hån khi laìm viãûc âaìn häöi. - Âiãöu kiãûn cho pheïp kãø âãún biãún daûng deío: * Dáöm phaíi âaím baío âiãöu kiãûn äøn âënh täøng thãø. * Taíi troüng taïc duûng laì taíi troüng ténh * Taûi vë trê Mmax (xuáút hiãûn khåïp deío) coï æïng suáút tiãúp τ ≤ 0,3.R Nãn sæí duûng viãûc tênh khåïp deío åí dáöm liãn tuûc. - Nãúu trãn tiãút diãûn dáöm coï caí æïng suáút phaïp σ vaì æïng suáút tiãúp τ âäöng thåìi taïc duûng thç tiãút diãûn seî nhanh choïng âaût giåïi haûn chaíy khi: 2 2 σtâ = σ + 3τ = σc Biãøu âäö æïng suáút coï daûng hçnh cong. Sæû chaíy khäng chè bàõt âáöu tæì caïc thåï biãn σ c khi σ = σc maì coï thãø bàõt âáöu tæì caïc thåï bãn trong khi τ = (æïng suáút chaíy khi træåüt 3 thuáön tuïy). Quy phaûm cho pheïp tênh gáön âuïng cáúu kiãûn chëu uäún âäöng thåìi våïi chëu càõt coï kãø âãún biãún daûng deío theo cäng thæïc: : 2 2 σtâ = σ + 3τ ≤ 1,15. γ .R (1.19) Âäúi våïi tiãút diãûn chæî I, hiãûn tæåüng chaíy coï thãø xaíy ra træåïc tiãn åí chäù näúi giæîa baín buûng vaì baín caïnh vç coï σ vaì τ låïn nãn kiãøm tra theo (1.19) 4.2.Tênh toaïn cáúu kiãûn chëu uäún: M - Tênh theo âiãöu kiãûn cæåìng âäü: σ = ≤ γ .R (1.14) Wth Q.S τ = ≤ γ .R (1.15) J.δ C - Tênh theo âiãöu kiãûn biãún daûng: f ≤ [ f ] (1.20) 16
11. f: Biãún daûng do taíi troüng tiãu chuáøn gáy ra trong cáúu kiãûn. [f]: Biãún daûng giåïi haûn. Tra phuû luûc I.3. ξ5.Phaï hoaûi doìn: Sæû phaï hoaûi cuía theïp khi laìm viãûc coï 2 loaûi: - Phaï hoaûi deío: Phaï hoaûi khi biãún daûng låïn, xaíy ra do sæû træåüt cuía caïc phán tæí khi ngoaûi læûc taïc duûng låïn hån læûc chäúng træåüt giæîa chuïng. - Phaï hoaûi doìn: Phaï hoaûi khi biãún daûng coìn nhoí, âäüt ngäüt vaì keìm theo vãút næït do caïc phán tæí taïch råìi nhau khi læûc tæång taïc giæîa chuïng máút âi Æ Nguy hiãøm hån nhiãöu so våïi phaï hoaûi doìn. - Theïp luän coï læûc chäúng træåüt nhoí hån læûc keïo âæït nãn bçnh thæåìng theïp chè coï thãø bë phaï hoaûi deío (máút khaí nàng chëu læûc do biãún daûng quaï låïn). Trong nhæîng âiãöu kiãûn âàûc biãût (theïp bë laîo hoïa,biãún cæïng, chëu æïng suáút cuûc bäü, chëu taíi troüng làûp ) theïp måïi bë phaï hoaûi doìn (âæït gaîy, suûp âäø ) ráút nguy hiãøm: 5.1.Hiãûn tæåüng cæïng nguäüi: -Keïo mäüt máùu theïp âãún giai âoaûn deío, boí taíi, theïp coï biãún daûng dæ εb. Gia taíi láön thæï hai, theïp láûp laûi theo âæåìng giaím taíi láön thæï nháút, thãöm chaíy cuía theïp do âoï giaím âi. Nãúu láön âáöu keïo theïp âãún quaï biãún daûng deío thç nhæîng láön chëu taíi sau, theïp laìm viãûc háöu nhæ trong giai âoaûn âaìn häöi, giåïi haûn âaìn häöi tàng, nhæng biãún daûng phaï hoaûi giaím âi ráút nhiãöu. - Váûy sau khi theïp bë biãún daûng deío åí o t thæåìng, khi chëu læûc tråí laûi tråí nãn cæïng Hçnh 1.7: Hiãûn tæåüng cæïng nguäüi cuía theïp hån, giåïi haûn âaìn häöi cao hån nhæng biãún daûng khi phaï hoaûi laûi tháúp hån, theïp âaî chuyãøn sang doìn. Hiãûn tæåüng tàng giåïi haûn âaìn häöi do bë biãún daûng deío træåïc goüi laì hiãûn tæåüng “cæïng nguäüi”. Noï laìm tàng cæåìng âäü cuía theïp nhæng laìm theïp doìn khäng coï låüi cho kãút cáúu theïp. Vê duû: uäún nguäüi cáúu kiãûn, càõt maïy, âäüt läù Æ Cáön chuï yï haûn chãú caïc nguyãn nhán gáy cæïng nguäüi theïp khi chãú taûo. Giaíi thêch: Sau khi theïp laìm viãûc åí ngoaìi giåïi haûn âaìn häöi, khi khäng chëu læûc næîa seî coï biãún daûng dæ laìm giaím biãún daûng khi theïp chëu læûc laûi vaì theïp tråí nãn doìn. Tuy nhiãn, coï træåìng håüp khi giaím biãún daûng luïc phaï hoaûi khäng quan troüng làõm, coï thãø låüi duûng hiãûn tæåüng naìy âãø tàng cæåìng âäü theïp : Keïo nguäüi theïp âãø laìm cäút theïp cho cáúu kiãûn BTCT 17
12. 5.2.Hiãûn tæåüng giaì theïp: - Láúy hai máùu theïp saín xuáút cuìng mäüt meí, máùu thæï nháút keïo ngay (I), máùu thæï hai âãø vaìi chuûc nàm sau måïi keïo (II), thç máùu thæï hai seî coï giåïi haûn chaíy (cæåìng âäü) cao hån nhæng âäü deío tháúp hån máùu thæï nháút Æ Máùu thæï hai âaî chuyãøn sang doìn. Hiãûn tæåüng cæåìng âäü theïp tàng lãn theo thåìi gian nhæng âäü biãún daûng vaì dai giaím âi goüi laì hiãûn tæåüng “giaì theïp “. Giaíi thêch: Khi saín xuáút trong haût ferit coìn láùn taûp cháút, qua thåìi gian, taûp cháút Hçnh 1.8: Hiãûn giaì cuía theïp taïch khoíi haût ferit vaì laìm âáöy maìng peclit khiãún cho theïp coï cæåìng âäü tàng nhæng biãún daûng laûi giaím âi. Khi tênh toaïn khäng âuåüc kãø âãún sæû tàng cæåìng âäü do giaì theïp vç bãn caûnh taïc duûng tàng cæåìng âäü, noï coìn laìm theïp doìn. 5.3.Hiãûn tæåüng chëu æïng suáút phán bäú khäng âãöu - Khi theïp chëu taíi, nãúu tiãút diãûn khäng coï khuyãút táût æïng suáút trong tiãút diãûn seî phán bäú âãöu. Nãúu theïp coï khuyãút táût (bë khoïet läù,càõt raînh ) thç æïng suáút trãn tiãút diãûn phán bäú khäng âãöu, xung quanh meïp chäù khuyãút seî coï æïng suáút táûp trung. Taûi âoï, âæåìng læûc (quyî âaûo æïng suáút chênh) táûp trung (thãø hiãûn æïng suáút tàng ) vaì uäún cong (chæïng toí æïng suáút theo hai phæång σ1 , σ2 ). Hçnh 1.9: Sæû táûp trung æïng suáút do läù khoïet, ràônh càõt - Mæïc âäü táûp trung æïng suáút âàûc træng båíi hãû säú táûp trung æïng suáút: σ k = max (1.21) σ 0 σmax: æïng suáút låïn nháút åí meïp läù. σ0 :æïng suáút trung bçnh khi thanh khäng bë khoïet läù. 18
13. - Å traûng thaïi æïng suáút phàóng, khi coï æïng suáút hai phæång σ1 , σ2 cuìng dáúu, giåïi haûn tyí lãû tàng , theïp khäng coìn “thãöm chaíy”, biãún daûng khi phaï hoaûi giaím nhiãöu ÆTheïp tråí nãn doìn. - Hiãûn tæåüng naìy khäng phuû thuäüc taíi troüng, chè phuû thuäüc hçnh thæïc tiãút diãûn Æ khi thiãút kãú, cáön haûn chãú täúi âa caïc läù khoeït, khe raînh coï æïng suáút táûp trung dãù hçnh thaình phaït triãøn khe næït dáùn âãún kãút cáúu coï thãø bë phaï hoaûi âäüt ngäüt khi biãún daûng nhoí Æ phaï hoaûi doìn. - Thæåìng âäúi våïi kãút cáúu chëu taíi troüng ténh, êt chëu aính hæåíng sæû táûp trung æïng suáút do khi biãún daûng deío, æïng suáút cuûc bäü laûi âæåüc phán bäú âãöu trãn tiãút diãûn Æ boí qua æïng suáút cuûc bäü khi tênh toaïn kãút cáúu chëu taíi troüng ténh. Âäúi våïi kãút cáúu chëu taíi troüng âäüng, sæû táûp trung æïng suáút ráút nguy hiãøm vç dãù laìm theïp bë phaï hoaûi doìn. Âaïnh giaï båíi âäü dai xung kêch (thãø hiãûn mæïc âäü theïp dãù bë phaï hoaûi doìn dæåïi aính hæåíng æïng suáút táûp trung) Giaíi thêch: Dæûa vaìo lyï thuyãút æïng suáút tiãúp.Sæû chaíy cuía theïp chuí yãúu do træåüt dæåïi taïc duûng σ −σ æïng suáút tiãúp. ÅÍ traûng thaïi æïng suáút phàóng, æïng suáút tiãúp låïn nháút seî laì: τ = 1 2 (1.22). 2 Khi σ1, σ2 cuìng dáúu vaì coï trë säú âãöu låïn, τ seî nhoí, váût liãûu seî khoï træåüt hån (biãún daûng giaím) trong khi σ1 ráút låïn do æïng suáút táûp trung coï thãø âaût σc Æ Theïp bë phaï hoaûi khi biãún daûng nhoíÆ Phaï hoaûi doìn. Khi σ1 = σ2 , τ = 0, sæû chaíy khäng xaíy ra, theïp bë âæït doìn. 5.4.Theïp chëu taíi troüng làûp: 1.Taíi troüng làûp: Laì taíi troüng coï chiãöu cuîng nhæ trë säú thay âäøi nhiãöu láön. Khi chëu taíi troüng làûp theïp coï thãø bë phaï hoaûi åí æïng suáút tháúp hån giåïi haûn chaíy σc (do taíi troüng ténh), phaï hoaûi âäüt ngäüt khi biãún daûng coìn ráút nhoí, keìm theo vãút næït Æ Theïp “bë moíi” vaì bë phaï hoaûi doìn. Vê duû: Gioï taïc duûng vaìo cäüt theïp cao, hoaût âäüng cuía cáöu chaûy gáy ra læûc cháún âäüng taïc duûng lãn dáöm Hçnh 1.10: Caïc âàûc træng biãún âäøi æïng suáút 2. ÆÏng suáút phaï hoaûi khi chëu taíi troüng làûp: Goüi laì cæåìng âäü moíi hay cæåìng âäü cháún âäüng σcâ. σcâ phuû thuäüc 3 yãúu täú chuí yãúu: - Loaûi taíi troüng: Mæïc âäü thay âäøi taíi troüng âàûc træng båïi hãû säú: σ ρ = min (1.23 ) σ max * Khi ρ coï giaï trë tæì 0 ÷ +1Æ σcâ = σc * Khi ρ coï giaï trë -1Æ σcâ = 0,4.σb hay 0,75.σc 19
14. - Säú láön cháún âäüng: caìng låïn thç σcâ caìng giaím vaì äøn âënh khi säú láön làûp âaût trãn 2.106 láön. - Traûng thaïi bãö màût ngoaìi cuía cáúu kiãûn: Taûi vë trê khuyãút táût (khe, raînh ,läù ) seî coï táûp trung æïng suáút, khi chëu cháún âäüng seî hçnh thaình vaì phaït triãøn khe næït laìm kãút cáúu bë phaï hoaûi âäüt ngäüt do æïng suáút cháún âäüng σcâ chè coìn 0,17. σc Æ Ráút nguy hiãøm cáön chuï yï phoìng traïnh. Æ Âäúi våïi kãút cáúu chëu taíi troüng cháún âäüng phaíi duìng hãû säú γ <1 âãø giaím cæåìng âäü tênh toaïn. Gèai thêch thãm: Cäng thæïc:σcâ âæåüc tênh theo cäng thæïc: 1 σ = γ. σ Våïi: γ = ≤ 1 (Theïp CT a=1; b=0,5 ) câ c σ 3 a −b⋅ min σ max 5.5.Theïp chëu chëu aính hæåíng cuía nhiãût âäü: Nhiãût âäü aính hæåíng låïn âãún tênh cháút cå hoüc cuía theïp. Khi t0 =300-3500C: theïp coï nhiãöu haût to vaì tråí nãn doìn Æ Khäng nãn âãø theïp chëu va chaûm xung kêch. Tiãúp tuûc tàng nhiãût âäü thç tênh cháút âoï thay âäøi, âäü deío tàng lãn nhæng giåïi haûn chaíy giaím nhanh (cæåìng âäü giaím). ÅÍ nhiãût âäü 600-6500C: giåïi haûn chaíy cuía theïp ≈ 0 Æ Theïp khäng coìn khaí nàng chëu læûc. Khi nhiãût âäü dæåïi 00C: cæåìng âäü theïp coï tàng âäi chuït nhæng theïp tråí nãn doìn. Dæåïi -100C: tênh deío cuía theïp giaím roî rãût, âãún -450C, theïp ráút doìn vaì dãù næït. ξ6.Quy caïch theïp duìng trong xáy dæûng Theïp duìng trong xáy dæûng coï 2 loaûi chuí yãúu: Theïp hçnh vaì theïp baín 6.1.Theïp hçnh: 1.Theïp goïc: Hçnh 1.11: Theïp goïc vaì sæí duûng Coï 2 loaûi: Hç h 1 12 Th ï ï ì ï d - Theïp goïc âãöu caûnh: Kyï hiãûu B×d (mm) (B: bãö räüng caïnh, d: bãö daìy caïnh) Gäöm 67 loaûi,beï nháút L20×3, låïn nháút L250×20 20
15. - Theïp goïc khäng âãöu caûnh: Kyï hiãûu B×b×d (mm) (B, b: bãö räüng caïnh, d: bãö daìy caïnh) Gäöm 47 loaûi, beï nháút L25×16×3, låïn nháút L250×160×20. - Chiãöu daìi thanh: l = 4 ÷13m. - Âàûc âiãøm: * Tiãút diãûn caïnh coï 2 meïp song song Æ Cáúu taûo liãn kãút thuáûn tiãûn - Sæí duûng: * Duìng riãng reí, hay täø håüp âãø laìm thanh neïn, keïo, thanh giàòng 2.Theïp chæî I: Hçnh 1.12: - Theïp I vaì æïng duûng - Loaûi phäø thäng: Gäöm 23 loaûi. Tæì N010÷N060 (chiãöu cao tæì 100 ÷ 600mm) - Loaûi måí räüng caïnh: Tæì N018a÷N030a - Chiãöu daìi thanh: l = 4 ÷13m. - Âàûc âiãøm: * Tiãút diãûn coï Wx 〉〉 Wy * Chëu uäún täút. * Khoï liãn kãút do caïnh ngàõn vaì vaït cheïo. - Sæí duûng: * Duìng riãng reí, hay täø håüp âãø laìm cáúu kiãûn chëu uäún, chëu neïn 3.Theïp chæî U: Gäöm 22 loaûi. Kyï hiãûu U , tæì U5 ÷ U40 ( chiãöu cao tæì 50÷400mm). Tæì U14a÷ U24a caïnh räüng vaì daìy hån. * Chiãöu daìi thanh l = 4÷13m. Hçnh 1.13: - Theïp U vaì æïng duûng - Âàûc âiãøm: * Chëu uäún xiãn täút. * Coï màût buûng phàóng, nãn dãù liãn kãút våïi caïc cáúu kiãûn khaïc. - Sæí duûng: Xaì gäö, thanh daìn nàûng (daìn cáöu), cäüt, gheïp taûo tiãút diãûn âäúi xæïng. 4.Caïc loaûi theïp hçnh khaïc: - Theïp vuäng: Caûnh a=80 ÷150mm. 21
16. - Theïp troìn: Âæåìng kênh d=4 ÷250mmÆ Thanh chëu keïo, buläng, âinh taïn - Theïp äúng khäng haìn: Kyï hiãûu d×δ (d: Âæåìng kênh ngoaìi, δ: bãö daìy). Tæì 42×2,5 ÷500×15 Tiãút diãûn âäúi xæïng, thoaïng gioï, baïn kênh quaïn tênh låïn, chëu læûc täút Æ Duìng laìm thanh daìn, thanh trong caïc thaïp truû cao. - Theïp ray: Hçnh 1.14: - Caïc daûng theïp hçnh khaïc 6.2.Theïp baín: - Âæåüc duìng nhiãöu trong xáy dæûng chiãúm 40 ÷ 60% troüng læåüng cäng trçnh, dãù taûo ra caïc cáúu kiãûn theo thiãút kãú. Coï caïc loaûi sau: * Loaûi phäø thäng: δ = 4 ÷ 60 mm; b = 160 ÷ 1050 mm; l = 6 ÷12 m. * Loaûi daìy: δ = 4 ÷160 mm; b = 600 ÷ 1400 mm; l = 4÷8 m. * Loaûi moíng: δ = 0,2 ÷ 4 mm; b = 600 ÷ 1400 mm; l = 1,2 ÷ 4 m. - Sæí duûng: Laìm kãút cáúu baín, låüp maïi, dáûp thaình theïp hçnh moíng coï daûng âàûc biãût ξ7.Phæång phaïp tênh kãút cáúu theïp: 7.1.Phæång phaïp tênh theo traûng thaïi giåïi haûn (TTGH): 1.Âënh nghéa: TTGH laì traûng thaïi maì kãút cáúu khäng thãø sæí duûng âæåüc næîa do máút khaí nàng chëu læûc hay biãún daûng væåüt quaï giåïi haûn cho pheïp. 2.Caïc traûng thaïi giåïi haûn: Coï 3 traûng thaïi giåïi haûn: a. TTGH thæï nháút (vãö cæåìng âäü): Gäöm caïc traûng thaïi kãút cáúu máút khaí nàng chëu læûc hoàûc khäng sæí duûng âæåüc næîa do: Bë phaï hoaûi vãö bãön, máút äøn âënh, moíi hay bë biãún âäøi hçnh daûng. Âiãöu kiãûn laìm viãûc: N≤ Φ (1.24) Trong âoï: - N: Näüi læûc phaït sinh trong kãút cáúu do taíi troüng tênh toïan gáy ra. Cäng thæïc täøng quaït: n tc N=∑ pi ⋅α i ⋅ni (1.25) i=1 tc * Pi : Taíi troüng tiãu chuáøn taïc duûng lãn cäng trçnh . 22
17. * αi: Näüi læûc sinh ra trong kãút cáúu khi coï taíi troüng tiãu chuáøn âån vë tc Pi =1 taïc duûng. tc * ni: Hãû säú væåüt taíi tæång æïng taíi troüng Pi nhàòm kãø âãún khaí nàng taíi troüng thæûc tãú låïn hån taíi troüng tiãu chuáøn trong quaï trçnh laìm viãûc cuía kãút cáúu. * n: Säú taíi troüng taïc duûng lãn cäng trçnh. - Φ: Khaí nàng chëu læûc cuía kãút cáúu phuû thuäüc vaìo âàûc træng hçnh hoüc tiãút diãûn vaì tênh cháút cå hoüc cuía váût liãûu. Cäng thæïc täøng quaït: Φ = γ .F.R (1.26) * γ : Hãû säú âiãöu kiãûn laìm viãûc. * F: Âàûc træng hçnh hoüc tiãút diãûn (Diãûn têch F, mämen chäúng uäún W, mämen quaï tênh J, mämen ténh S ). * R: Cæåìng âäü tênh toïan cuía váût liãûu. b.TTGH thæï hai (vãö biãún daûng): Laì traûng thaïi maì kãút cáúu khäng thãø sæí duûng bçnh thæåìng do biãún daûng væåüt quaï biãún daûng giåïi haûn. Âiãöu kiãûn laìm viãûc: ∆ ≤ ∆gh (1.27 ) - ∆: Biãún daûng (voîng, luïn, rung , næït ) cuía kãút cáúu do taíi troüng tiãu chuáøn gáy ra. Cäng thæïc täøng quaït: n tc ∆ = ∑ pi ⋅δ i (1.28) i=1 tc Pi : Taíi troüng tiãu chuáøn taïc duûng lãn cäng trçnh . tc δi: Biãún daûng cuía kãút cáúu khi coï taíi troüng tiãu chuáøn âån vë Pi =1 taïc duûng. - ∆gh: Biãún daûng giåïi haûn cuía kãút cáúu cho trong quy phaûm Chuï y:ï Khi tênh toaïn kãút cáúu theo TTGH thæï hai, viãûc tênh biãún daûng sæí duûng taíi troüng tiãu chuáøn (khäng kãø âãún hãû säú væåüt taíi) vç tênh cháút thay âäøi giaï trë nháút thåìi cuía taíi troüng khäng laìm aính hæåíng âãún biãún daûng cuía kãút cáúu (chè sinh ra do taïc âäüng láu daìi, äøn âënh cuía taíi troüng) c.TTGH thæï ba (vãö khe næït ): Laì traûng thaïi kãút cáúu khäng sæí duûng âæåüc næîa do âaî hçnh thaình vaì phaït triãøn khe næït. Kãút cáúu theïp chè tênh våïi hai traûng thaïi thæï nháút vaì thæï hai vç theïp khäng âæåüc næït. 3.Cæåìng âäü tênh toaïn - Hãû säú âiãöukiãûn laìm viãûc: a.Cæåìng âäü tênh toaïn R : Laì cæåìng âäü âaím baío kãút cáúu laìm viãûc våïi xaïc suáút an toaìn 95 %. R= Rtc /γm (1.29) 23
18. - γm : Hãû säú an toaìn cuía váût liãûu tênh âãún caïc yãúu täú báút låüi laìm giaím cæåìng âäü kãút cáúu k < 1. 2 Vê duû: Theïp cæåìng âäü thæåìng, væìa coï σc ≤ 3800kg/cm Æ γm= 1,05; theïp cæåìng 2 âäü cao σc ≥ 3800kg/cm Æ γm= 1,15 - Rtc: Cæåìng âäü giåïi haûn tiãu chuáøn cuía theïp quy âënh trong tiãu chuáøn thiãút kãú. * Theïp khäng coï vuìng chaíy hoàûc theïp âæåüc pheïp laìm viãûc quaï giåïi haûn deío: Rtc = σb. * Theïp coï vuìng chaíy, khäng cho pheïp biãún daûng deío Rtc = σc. 2 2 Vê duû: Theïp CT3 coï σc=2400 kg/cm ; R:=2100 kg/cm Traûng thaïi æïng suáút Kyï hiãûu CT3; CT4 CT5 Âån vë Keïo, neïn vaì uäún R 2100 2300 Kg/cm2 2 Càõt Rc 1300 1400 Kg/cm 2 Eïp màût Rem 3200 3400 Kg/cm b.Hãû säú âiãöu kiãûn laìm viãûc: (γ ) - Laì hãû säú kãø âãún mæïc âäü laìm viãûc cuía kãút cáúu thuáûn låüi hay báút låüi so våïi âiãöu kiãûn bçnh thæåìng (Taíi troüng daìi haûn taïc duûng làûp nhiãöu láön, caïc giaí thiãút tênh toaïn laì gáön âuïng, aính hæåíng cuía mäi træåìng to,ω) Tra phuû luûc I.1. Vê duû: Dáöm buûng âàûc vaì caïc thanh neïn trong daìn γ = 0,9; dáöm buûng âàûc khi tênh äøn âënh täøng thãø γ = 0,95; cäüt nhaì dán duûng, cäüt truû thaïp næåïc γ = 0,95 voí ngoaìi hay âaïy bãø chæïa γ = 0,8; Ngoaìi ra, coìn coï taíi troüng hay näüi læûc phaíi nhán våïi hãû säú an toaìn sæí duûng γn phuû thuäüc mæïc âäü quan troüng, cáúp vaì âäü bãön cäng trçnh. Cäng trçnh dán duûng cäng nghiãûp thäng thæåìng: γn= 0,98; Cäng trçnh âàûc biãût quan troüng nhæ cäng trçnh cäng cäüng, thaïp truyãön hçnh : γn = 1 Cäng trçnh khäng quan trong nhæ nhaì kho, nhaì taûm: γn = 1 4.Taíi troüng - Täø håüp taíi troüng: a.Taíi troüng: Bao gäöm: - Taíi troüng thæåìng xuyãn (Ténh taíi): Laì taíi troüng khäng âäøi vãö phæång, chiãöu, giaï trë nhæ: Troüng læåüng baín thán kãút cáúu, taïc duûng æïng læûc træåïc, troüng læåüng âáút âàõp - Taíi troüng taûm thåìi (Hoaût taíi): Laì taíi troüng khäng taïc duûng thæåìng xuyãn trãn cäng trçnh gäöm caïc loaûi: * Hoaût taíi daìi haûn: Troüng læåüng thiãút bë, váût tæ, næåïc trãn thaïp hay bãø chæïa * Hoaût taíi ngàõn haûn: Gioï, taíi troüng ngæåìi âi laûi sæía chæîa, âäö âaûc, thiãút bë náng cáøu - Taíi troüng âàûc biãût: Xuáút hiãûn trong tçnh huäúng âàûc biãût nhæ: Âäüng âáút, näø, sæû cäú kyî thuáût 24
19. b.Taíi troüng tiãu chuáøn - taíi troüng tênh toaïn: - Taíi troüng tiãu chuáøn : Xaïc láûp trãn cå såí xaïc suáút thäúng kã, âæåüc cho trong tiãu chuáøn, âoï laì trë säú taíi troüng låïn nháút coï thãø coï trong cäng trçnh khi sæí duûng bçnh thæåìng. - Taíi troüng tênh toïan : Kãø âãún thay âäøi giaï trë cuía taíi troüng tiãu chuáøn do nhæîng sai lãûch ngáùu nhiãn khaïc våïi nhæîng âiãöu kiãûn bçnh thæåìng, âàûc træng båíi hãû säú væåüt taíi n quy âënh trong quy phaûm. Vê duû: Troüng læåüng kãút cáúu chãú taûo åí cäng xæåíng n = 1,1; åí cäng træåìng n = 1,2; taíi troüng gioï n = 1,3, hoaût taíi saìn n = 1,2 ÷1,4. c. Täø håüp taíi troüng: Gäöm caïc loaûi sau: -Täø håüp cå baín: Gäöm ténh taíi + hoaût taíi daìi haûn + nc.hoaût taíi ngàõn haûn. -Täø håüp âàûc biãût: Gäöm ténh taíi+hoaût taíi daìi haûn + nc.(hoaût taíi ngàõn haûn + 1 taíi troüng âàûc biãût) Våïi: nc laì hãû säú täø håüp (âæåüc duìng vç xaïc suáút xaíy ra âäöng thåìi caïc loaûi taíi troüng taïc duûng lãn cäng trçnh våïi trë säú låïn nháút laì êt hån so våïi træåìng håüp mäüt hay vaìi taíi troüng riãng leí). * Täø håüp cå baín: nc =1 khi coï mäüt loaûi hoaût taíi ngàõn haûn; nc = 0,9 khi coï nhiãöu hån hai loaûi hoaût taíi ngàõn haûn; * Täø håüp âàûc biãût: nc =0,8 âäúi våïi moüi hoaût taíi ngàõn haûn. 7.2.Phæång phaïp tênh theo æïng suáút cho pheïp: -Theo phæång phaïp naìy, æïng suáút låïn nháút do taíi troüng tiãu chuáøn sinh ra trong kãút cáúu khäng væåüt quaï æïng suáút cho pheïp trong quy phaûm. σ σ ≤ [ σ ] = c (1.30) k 0 σ : ÆÏng suáút do taíi troüng tiãu chuáøn sinh ra trong kãút cáúu [σ ]: ÆÏng suáút cho pheïp theo quy phaûm k0: Hãû säú an toaìn phuû thuäüc nhiãöu yãúu täú: * Taíi troüng thæûc tãú coï thãø låïn hån täø håüp taíi troüng tênh toaïn * Luïc dæûng làõp sæí duûng kãút cáúu coï khuyãút táût. * Giåïi haûn chaíy vaì tênh cháút cå hoüc thæûc tãú coï thãø nhoí hån trë säú tiãu chuáøn. * Kãút cáúu thæûc coï sai khaïc so våïi kãút cáúu tênh toaïn. * Âiãöu kiãûn laìm viãûc thæûc tãú phæïc taûp hån so våïi âiãöu kiãûn tênh toaïn 7.3.So saïnh hai phæång phaïp: -Xeït dáöm chëu uäún. M tc σ σ * Theo TTGH: M = n . M tc≤ Φ = γ. k. σ .W Æ σ = ≤ c = c (*) c n ' W ko γ .k 25
20. M tc σ * Theo æïng suáút cho pheïp: σ = ≤ [ σ ] = c ( ) W k0 - Nháûn xeït: So saïnh (*) vaì ( ) vãö hçnh thæïc tæång tæû song laûi khaïc åí caïc trë säú an ’ toaìn k0 ≠ k 0. * Trong phæång phaïp TTGH, k0 laì täø håüp cuía caïc hãû säú (hãû säú væåüt taíi n, hãû säú âiãöu kiãûn laìm viãûc, hãû säú âäöng cháút k), hãû säú væåüt taíi n cho pheïp âaïnh giaï aính hæåíng cuía tæìng loaûi taíi troüng trong nhæîng âiãöu kiãûn laìm viãûc cuû thãø do âoï kãút cáúu laìm viãûc våïi âäü an toaìn cao. * Trong phæång phaïp æïng suáút cho pheïp, k0 laì hãû säú trung bçnh nãn phæång phaïp TTGH chênh xaïc hån vaì tiãút kiãûm váût liãûu, coï cå såí khoa hoüc, saït våïi thæûc tãú nãn âæåüc sæí duûng phäø biãún. Tuy nhiãn, trong mäüt säú træåìng håüp, xaïc âënh caïc hãû säú n, γ , k cuía mäüt säú kãút cáúu âàûc biãût (cáöu, cuía van ) khaï phæïc taûp nãn váùn coìn sæí duûng phæång phaïp æïng suáút cho pheïp âãø tênh toïan. 26