Bài giảng Kết cấu thép: Chương 1 - ThS. Cao Tấn Ngọc Thân

Chia sẻ: Minh Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

130
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kết cấu thép - Chương 1: Vật liệu và sự làm việc của kết cấu thép" cung cấp cho người học các kiến thức: Vật liệu thép, sự làm việc của thép khi chịu tải trọng, quy cách cán thép dùng trong xây dựng, phương pháp tính toán KCT. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kết cấu thép: Chương 1 - ThS. Cao Tấn Ngọc Thân

KẾT CẤU THÉP 1  Chương 0 Tổng quan về Kết Cấu Thép  Chương 1 Vật Liệu và Sự Làm Việc của KC Thép  Chương 2 Liên Kết Kết Cấu Thép  Chương 3 Dầm Thép  Chương 4 Cột Thép  Chương 5 Dàn Thép
KẾT CẤU THÉP 2 Chương 1 VẬT LIỆU & SỰ LÀM VIỆC CỦA KCT
NỘI DUNG 3 I. Vật liệu thép II. Sự làm việc của thép khi chịu tải trọng III. Quy cách cán thép dùng trong xây dựng IV. Phương pháp tính toán KCT
I. VẬT LIỆU THÉP 4 1. Định nghĩa 2. Phân loại thép 3. Cấu trúc và thành phần hóa học 4. Thép xây dựng Biểu đồ kéo thép – quan hệ -
1. Định nghĩa 5 - Luyện quặng sắt (Fe2O3, Fe3O4…)  Gang (hợp kim của Fe và C) với C ≥ 1,7%. - Khử bớt C  Thép - Nếu: + Lượng C ≥ 1,7%  GANG + Lượng C < 1,7%  THÉP Thành phần hóa học, phương pháp luyện  nhiều loại thép khác nhau
2. Phân loại thép 6 a. Theo thành phần hóa học - Thép cacbon: %C < 2,0%, không có hợp kim khác + Thép cacbon đặc biệt cao (C=1,0-2,0%): độ cứng rất cao, dùng làm các dụng cụ như dao cắt, búa, … + Thép cacbon cao (C=0,6-1,0%): độ bền cao, dùng làm lò xo, nhíp xe … + Thép cacbon vừa (C=0,3-0,6%): chống bào mòn tốt, dùng làm thép định hình và các ứng dụng trong cơ khí + Thép cacbon thấp (0,05-0,3%): thép mềm, dễ cán, rèn, được dùng nhiều trong xây dựng: thép tấm cán nguội, …  THÉP XÂY DỰNG
2. Phân loại thép 7 a. Theo thành phần hóa học - Thép hợp kim: Cr (chống gỉ), Ni (chống ăn mòn), Mn (độ bền)…  nâng cao chất lượng thép, cứng hơn thép carbon + Thép hợp kim cao (tổng hàm lượng > 10%) Vd: thép Mn cao 13%  dùng cho môi trường chịu ăn mòn cao như răng gầu xúc, xích xe tăng, … + Thép hợp kim vừa : tổng hàm lượng các hợp kim 2,5-10% + Thép hợp kim thấp  THÉP XÂY DỰNG (%hk < 2,5%)
2. Phân loại thép 8 b. Theo phương pháp luyện thép - Luyện bằng lò quay - Luyện thép bằng lò bằng (lò Martin) c. Theo mức độ khử oxy Thép lỏng rót vào khuôn  để nguội cho kết tinh lại Tùy phương pháp để lắng nguội: - Thép sôi: chất lượng không tốt, dễ bị phá hoại dòn và lão hóa - Thép tĩnh: đắt hơn thép sôi, dùng trong các công trình chịu tải trọng động, những công trình quan trọng - Thép nửa tĩnh: là trung gian của hai thép trên
3. Cấu trúc và thành phần hóa học thép Cấu trúc thép carbon thấp [µm] a. Cấu trúc thép - Cấu trúc vi mô của thép bao gồm 2 thành phần chính sau:  Ferit (99% thể tích): các hạt màu sáng, có tính mềm, dẻo  Xementit (hợp chất sắt cacbua Fe3C): rất cứng và dòn - Xementit hỗn hợp với Ferit thành Peclit, là lớp mỏng màu thẫm nằm giữa các hạt Ferit.  Lớp Peclit bao quanh các hạt Ferit quyết định sự làm việc và các tính chất dẻo của thép  Thép nhiều C  màng Peclit dày, thép cứng
3. Cấu trúc và thành phần hóa học thép 10 b. Thành phần hóa học thép - Thép cacbon ngoài 2 thành phần chính là Fe và C, còn có:  Mn: tăng cường độ, độ giai của thép, > 1,5%  thép giòn  Si: chất khử oxy, cho vào thép tĩnh làm tăng cường độ, giảm tính chống gỉ, tính dễ hàn  < 0,3% với thép cacbon thấp  P: giảm tính dẻo, độ dai va đập, thép giòn ở nhiệt độ thấp  S: làm thép giòn nóng ở to cao  dễ bị nứt khi hàn, rèn  N, O2: làm thép bị giòn, giảm cường độ - Thép hợp kim: thêm vào thép cacbon Cu, Ni, Cr, Ti, … làm tăng tính năng cơ học, tăng độ bền chống gỉ, …
4. Thép xây dựng 11 a. Thép cacbon thấp cường độ thường - Thép xây dựng: 3 nhóm theo TCVN 1765 -1975 : thép cacbon thấp cường độ thường, khá cao và cao  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 đặc tính cơ học và thành phần hóa học  Chỉ dùng loại này cho các kết cấu chịu lực  Chia thành 6 hạng theo yêu cầu về độ dai xung kích
4. Thép xây dựng 12 a. Thép cacbon thấp cường độ thường  Ký hiệu thép xây dựng, vd: CT38n2  CT : Cacbon thường  38 : độ bền kéo đứt 38 KN/cm2 = 380MPa  n : nửa tĩnh  2 : hạng 2  Thép dùng trong xây dựng thuộc nhóm C, ở đầu có thêm chữ C  CCT38n2  CCT38 (TCVN 5709:1993)
4. Thép xây dựng 13 a. Thép cacbon thấp cường độ thường  Theo TCVN 5709:1993 Cường độ tiêu chuẩn fy (N/mm2), Cường độ kéo đứt cường độ tính toán f (N/mm2) Mác tiêu chuẩn fu (N/mm2) của thép với độ dày t (mm) thép không phụ thuộc t ≤ 20 20< t ≤ 40 40< t ≤ 100 bề dày t (mm) fy f fy f fy f CCT34 220 210 210 200 200 190 340 CCT38 240 230 230 220 220 210 380 CCT42 260 245 250 240 240 230 420
4. Thép xây dựng 14 b. Thép cacbon cường độ khá cao  Theo TCVN 3104:1979 Độ dày, mm Mác thép t ≤ 20 20 < t ≤ 30 30 < t ≤60 fu fy f fu fy f fu fy f 09Mn2 450 310 295 450 300 285 □ □ □ 14Mn2 460 340 325 460 330 315 □ □ □ 16MnSi 490 320 305 480 300 285 470 290 275 09Mn2Si 480 330 315 470 310 295 460 290 275 10Mn2Si 1 510 360 345 500 350 335 480 340 325 10CrSiNiCu 540 400* 360 540 400* 360 520 400* 360 GHI CHÚ: đơn vị N/mm2; *Hệ số gM trường hợp này là 1,1; bề dày tối đa là 40mm
4. Thép xây dựng 15 c. Thép cacbon cường độ khá cao - Giới hạn chảy > 440MPa, - Giới hạn bền > 590MPa - Dùng thép cường độ cao  tiết kiệm vật liệu 25-30%
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA VẬT LIỆU THÉP 16 1. Sự làm việc chịu kéo 2. Sự phá hoại giòn của thép
1. Sự làm việc chịu kéo 17 a. Biểu đồ ứng suất – biến dạng khi kéo  OA: giai đoạn tỉ lệ  tl  A’B: gđ đàn hồi dẻo  BC: gđ chảy dẻo  CD: gđ củng cố Biểu đồ kéo của thép các bon thấp
1. Sự làm việc chịu kéo 18 a. Biểu đồ ứng suất – biến dạng khi kéo  Thép cac bon cao:  Không có thềm chảy dẻo  Giới hạn chảy c ứng với biến dạng dư  = 0,2% 1- Biểu đồ kéo của thép các bon cao 2- Biểu đồ kéo của thép các bon thấp
1. Sự làm việc chịu kéo 19 b. Các đặc trưng cơ học chủ yếu  Các đặc trưng cơ học chủ yếu:  Giới hạn tỉ lệ: tl  Giới hạn chảy: c  fy  Giới hạn bền: b  fu : vùng dự trữ giữa trạng thái làm việc và trạng thái phá hoại  Biến dạng khi đứt: o: đặc trưng độ dẻo và độ dai của thép  Lý thuyết tính toán:    tl : lý thuyết đàn hồi với E = constant  tl <  < c : lý thuyết đàn hồi dẻo với E  constant   = c : lý thuyết dẻo, vật liệu làm việc trong vùng chảy dẻo
2. Sự phá hoại giòn của thép 20 a. Hiện tượng cứng nguội Hiện tượng tăng tính dòn của thép sau khi bị biến dạng dẻo  Thép trở nên cứng hơn  Giới hạn đàn hồi cao hơn  Biến dạng khi phá hoại nhỏ hơn Sự cứng nguội của thép