Bài giảng Thiết kế kết cấu thép 1: Chương 1 - ThS. Trần Tiến Đắc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Thiết kế kết cấu thép" - Giới thiệu môn học, cung cấp cho sinh viên những kiến thức như: Lịch sử phát triển; Ưu khuyết điểm; Phạm vi sử dụng; Vị trí ngành nghề; Yêu cầu thiết kế cơ bản. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế kết cấu thép 1: Chương 1 - ThS. Trần Tiến Đắc

2022 CI 3231 – Giới thiệu môn học Thiết kế Kết cấu thép Các cấu kiện cơ bản ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC Quiz & BT (lấy TB của top 5, 10%) BTL Active 1C0 1C2 1C4 1C5 1C7 BT#1 BT#2 Cột Dầm LK Bonus 2% 2% 2% 2% 2% 2% 2% 10% +10 max 1
2022 NỘI DUNG MÔN HỌC Chương 1: Giới thiệu chung Đề cương, yêu cầu, đại cương, ưu khuyết điểm, phạm vi sử dụng, lịch sử Chương 2: Vật liệu thép và phương pháp thiết kế Sự làm việc khi chịu kéo, nén, uốn; quy cách thép; phương pháp trạng thái giới hạn Chương 3: Cấu kiện chịu kéo đúng tâm Khái niệm về tiết diện thực; thiết kế theo điều kiện bền. Chương 4: Cột đặc chịu nén đúng tâm Phân loại cột, sơ đồ tính, chiều cao tính toán, độ mảnh, ổn định tổng thể và cục bộ Chương 5: Thiết kế dầm thép Hệ dầm sàn thép, chọn tiết diện dầm định hình và dầm tổ hợp, kiểm tra độ bền, độ ổn định, độ võng. Chương 6: Thiết kế dàn thép Các tiêu chí chọn cấu tạo dàn, vai trò của hệ giằng, quy trình thiết kế và tiêu chí kiểm tra Chương 7: Liên kết Thiết kế liên kết hàn và liên kết bu lông dùng trong kết cấu thép This is placeholder text. This text can be replaced with your own text. THỨ TỰ BÀI GIẢNG Buổi học C1: Giới thiệu chung 1 2 C2: Vật liệu thép và PPTK C1 3 4 C3: Cấu kiện chịu kéo đúng tâm C1 5 6 (*) C4: Cột đặc chịu nén đúng tâm C4 7 KT GHK 50’ closed 8 (*) C5: Thiết kế dầm thép C3 9 10 (*) C6: Thiết kế dàn thép C5 Thi 11 CHK 90’ C7: Liên kết C2 closed 12 This is placeholder text. This text can be replaced with your own text. 2
2022 VỊ TRÍ MÔN HỌC Kết cấu thép 1 VẬT LIỆU CHI TIẾT TIẾT DIỆN CẤU KIỆN LIÊN KẾT TỔNG THỂ KẾT CẤU Kết cấu thép 2 GIÁO TRÌNH – BÀI TẬP 3
2022 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Tải Thiết trọng kế Vật liệu TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ TCVN 197:2002, Kim loại. Phương pháp thử kéo. TCVN 198:2008, Kim loại. Phương pháp thử uốn. TCVN 312:2007, Kim loại. Phương pháp thử uốn va đập ở nhiệt độ thường. TCVN 313:1985, Kim loại. Phương pháp thử xoắn. TCVN 1691:1975, Mối hàn hồ quang điện bằng tay. Kiểu, kích thước cơ bản. TCVN 3223:2000, Que hàn điện dùng cho thép các bon thấp và thép hợp kim thấp. Ký hiệu, Tải kích thước và yêu cầu kỹ thuật chung. Thiết TCVN 3909:2000, Que hàn điện dùng cho thép các bon thấp và thép hợp kim thấp. Phương pháp thử. trọng kế TCVN 5400:1991, Mối hàn. Yêu cầu chung về lấy mẫu để thử cơ tính. TCVN 5401:1991, Mối hàn. Phương pháp thử uốn. TCVN 5402:2010, Mối hàn. Phương pháp thử uốn va đập. Vật liệu TCVN 1765:1975, Thép các bon kết cấu thông thường. Mác thép và yêu cầu kỹ thuật. TCVN 1766:1975, Thép các bon kết cấu chất lượng tốt. Mác thép và yêu cầu kỹ thuật. TCVN 3104:1979, Thép kết cấu hợp kim thấp. Mác, yêu cầu kỹ thuật. TCVN 5709:2009, Thép các bon cán nóng dùng làm kết cấu trong xây dựng. Yêu cầu kỹ thuật. TCVN 6522:2008, Thép tấm kết cấu cán nóng. TCVN 1916:1995: Bu lông,vít, vít cấy và đai ốc. Yêu cầu kỹ thuật. TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế. 4
2022 SO SÁNH KÝ HIỆU 5575-1995 5575-2012 b, c, tl fu, fy, f, fv 𝑁 𝑁 𝜎= ≤ 𝛾𝑅 𝜎= ≤ 𝑓𝛾 𝐹 𝐴 𝑙 𝑙 𝑙 𝑙 𝜆 = = 𝜆 = = 𝑟 𝐽 /𝐹 𝑖 𝐼 /𝐴 QUY PHẠM NƯỚC NGOÀI Eurocode EN 1990 Eurocode: Basis of structural design EN 1991 Eurocode 1: Actions on structures EN 1992 Eurocode 2: Design of concrete structures EN 1993 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1 Design of steel building and civil engineering structures (excluding bridges, silos, tanks and pipelines, steel piling, crane supporting structures, and towers and masts) Part 2 Design of steel bridges Part 3 Design of steel silos, tanks and pipelines Part 4 Design of steel piling Part 5 Design of steel crane-supporting structures Part 6 Design of steel towers and masts EN 1994 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures EN 1995 Eurocode 5: Design of timber structures EN 1996 Eurocode 6: Design of masonry structures EN 1997 Eurocode 7: Geotechnical design EN 1998 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance EN 1999 Eurocode 9: Design of Aluminium Structures 5
2022 QUY PHẠM NƯỚC NGOÀI BS 5950: The 'Structural Use of Steelwork in Building; Part 1- Code of Practice for Design in Simple and Continuous Construction: Hot Rolled Sections. BS 1 Lists of Rolled Sections for Structural Purposes BS 4 Specification for Structural Steel Sections BS 6 Properties of Rolled Sections for Structural Purposes BS 13 Specification for Structural Steel for Shipbuilding BS 14 Specification for Structural Steel for Marine Boilers BS 15 Specification for Structural Steel for Bridges, etc., and General Building Construction American Institute of Steel Construction (AISC): Allowable Stress Design (ASD) Load and Resistance Factor Design (LRFD) ASTM A1 Standard Specification for Carbon Steel Rails ASTM A6 Standard Specification for General Requirements for Rolled Structural Steel Bars, Plates, Shapes, and Sheet Piling ASTM A29 Standard Specification for Steel Bars, Carbon and Alloy, Hot-Wrought ASTM A36 Standard Specification for Carbon Structural Steel ASTM A53 Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded and Seamless Japanese Architectural Standard Specification: JASS 6 (2007) Structural Steelwork Specification for Building Construction PHƯƠNG PHÁP HỌC Yêu cầu Phải có đủ tài liệu, bao gồm: Giáo trình, Bài tập, Quy phạm Ý nghĩa Slides Giáo trình Quy phạm Bài tập 6
2022 TRÌNH TỰ HỌC Trước khi đến lớp Giáo trình Nghe giảng trên lớp Slides Sau khi đến lớp Giáo trình Bài tập Quy phạm CẤP ĐỘ TIẾP THU Bloom’s taxonomy Inventers Create Experts Evaluate Giải thích được lý do Engineers Analyze Why chọn lựa tiết diện hoặc giải pháp thiết kế Technicians Apply How Biết làm đúng các bước quy trình thiết kế Hiểu cách phân loại Workers Understand What for và phạm vi áp dụng Nhớ thuật ngữ Remember What Biết khái niệm 7
2022 CẤP ĐỘ TIẾP THU Bloom’s taxonomy Create Evaluate Analyze Apply Charts Understand Rubrics Remember Slides CẤP ĐỘ TIẾP THU Remember Understand Apply Evaluate Create Engineers 8
2022 AISC STEEL SCULPTURES Modified versions of the original steel sculpture now exist on more than 170 campuses worldwide. The original steel sculpture: the University of Florida's campus in Gainesville on October 29, 1986. Created by Duane Ellifritt, Ph.D., P.E., Professor Emeritus of CE at UF. HÌNH ẢNH – VIDEO CLIPS 9
2022 HÌNH ẢNH – VIDEO CLIPS GIAO TIẾP QUA EMAIL tiendac@hcmut.edu.vn 201 KCT1 A01 C3 Hỏi về bài tập 3.5 câu b Câu hỏi càng chi [HK] [môn] [lớp] [chương] Ý chính cần hỏi tiết, càng cụ thể, sẽ nhận được câu [Kính] chào thầy, trả lời càng đúng với ý cần hỏi, 1.Em đang làm bài tập 3.5 câu b trang 219 sách BT cô TTT không phải trao đổi 1a. Em biết là khi tính đặc trưng hình học thì.... qua lại nhiều lần 1b. Em xem giáo trình PVH ở công thức (3.8) trang 110 thì... 1c. Tuy nhiên khi đối chiếu thì khác ở chỗ là... Nhớ đánh số 1d. Theo em hiểu thì lẽ ra phải tính là... cho các ý cần hỏi Thầy thấy sai ở đâu hoặc tính cách nào mới đúng? để tiện trả lời [Kính] chào thầy, 10
2022 Giới thiệu chung về kết cấu thép Thiết kế Kết cấu thép 1 Chương mở đầu 11
2022 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1 Lịch sử phát triển 2 Ưu khuyết điểm 3 Phạm vi sử dụng 4 Vị trí ngành nghề 5 Yêu cầu thiết kế cơ bản LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Máy dệt Động cơ hơi nước, than đá Máy móc sử dụng điện Hạ tầng điện tử, chất bán dẫn Kỹ thuật gia công sắt thép Động cơ đốt trong Công nghệ kỹ thuật số Kênh đào giao thông, đường sắt Máy tính, siêu máy tính Cơ khí chế tạo máy Máy tính cá nhân, Internet Tây Âu, Bắc Mỹ Tây Âu, Bắc Mỹ Tây Âu, Bắc Mỹ, Đông Á Cách mạng công nghiệp Cách mạng công nghiệp Cách mạng công nghiệp lần I lần II lần III Thế kỷ XVIII XIX XIX XX XX XX XX XXI 1750 1800 1850 1900 1914 1939 1969 1997 Gia Long Minh Mạng Thiệu Trị Tự Đức World WW II Khủng hoảng tài 1856 1865 War I 1952 chính châu Á Bessemer Siemens-Martin Linz–Donawitz Electric arc 1883 Dục Đức process process steelmaking furnace 1883 Hiệp Hòa 83-84 Kiến Phúc 84-85 Hàm Nghi 85-89 Đồng Khánh 1889-1907 Thành Thái 1907-1916 Duy Tân 1916–1925 Khải Định 1926–1945 Bảo Đại 1885 Home 1874 Insurance Building Eads (arch) Bridge, Mississippi River Chicago, US. Illinois, US. Span 158/1964m 10/12 floors, 42/55m 12
2022 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1 Lịch sử phát triển 2 Ưu khuyết điểm 3 Phạm vi sử dụng 4 Vị trí ngành nghề 5 Yêu cầu thiết kế cơ bản ƯU KHUYẾT ĐIỂM Ưu điểm về vật liệu tỷ lệ cường độ / trọng lượng cao Có tính dẻo, biến dạng lớn trước khi phá hoại Vật liệu đồng nhất, đẳng hướng, ít thay đổi theo thời gian Kín khí, kín nước 13
2022 ƯU KHUYẾT ĐIỂM tỷ lệ cường độ / trọng lượng cao ƯU KHUYẾT ĐIỂM Ưu điểm về vật liệu Ưu điểm về kết cấu Khuyết điểm tỷ lệ Tính công nghiệp hóa cường độ / trọng lượng cao, chất lượng cấu Giá thành vật liệu cao cao kiện đồng nhất Có tính dẻo, biến dạng Giá thành vận chuyển Phòng hỏa chống cháy lớn trước khi phá hoại thấp, dựng lắp nhanh kém Vật liệu đồng nhất, Sửa chữa dễ hơn, Chi phí bảo trì đẳng hướng, ít thay đổi nhanh hơn bảo dưỡng cao theo thời gian Có thể tái sử dụng và Khả năng mất ổn định Kín khí, kín nước mở rộng quy mô công khi chịu lực trình 14
2022 ƯU KHUYẾT ĐIỂM (Steel) + (Oxygen) + (Water) 4Fe + 3O2 + 2H2O = 2Fe2O3H2O Hydrated ferric oxide (Rust) ƯU KHUYẾT ĐIỂM 15
2022 ƯU KHUYẾT ĐIỂM ƯU KHUYẾT ĐIỂM Các giải pháp hạn chế ăn mòn và tăng khả năng chịu nhiệt cho thép: + Sử dụng lớp bảo vệ (sơn epoxy) có độ bền đến 20 năm (sơn thường: 5-7 năm) + Mạ nhúng nóng - Hot Dip Galvanizing, Bọc hợp kim kẽm nhôm - Metallizing Systems). + Chọn thép hợp kim cường độ cao (high- strength low-alloy steel, HSLA) chống ăn mòn gấp 12 lần. + Chọn thép chống cháy (Fire resistant steel, FRS) vẫn giữ được 2/3 cường độ ở 600 độ C. + Chọn thép chịu thời tiết (weathering steel / corten steel). 16
2022 ƯU KHUYẾT ĐIỂM Mạ kẽm là công nghệ phủ 1 lớp kẽm mỏng bằng cách nhúng kim loại vào bể chứa kẽm nóng chảy. Đây là phương pháp tạo bề mặt chống gỉ phổ biến và tốt nhất hiện nay. Trong quá trình mạ kẽm, kim loại được nấu thành hợp kim với chất nền. Vì thế lớp kẽm mạ sẽ có độ bám dính tốt hơn sơn. 17
2022 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1 Lịch sử phát triển 2 Ưu khuyết điểm 3 Phạm vi ứng dụng 4 Vị trí ngành nghề 5 Yêu cầu thiết kế cơ bản PHẠM VI ỨNG DỤNG Công trình nhà: Kết cấu thép dùng làm các kết cấu bản: là kết cấu mà phân tố chịu lực chủ yếu Nhà công nghiệp nặng có cầu trục. được làm bằng thép bản như: Nhà kích thước lớn: hangar, xưởng đóng tàu Nhà xưởng nhẹ Các loại bể chứa chất lỏng: xăng, dầu, mỡ, nước.. Nhà công cộng: rạp chiếu phim, nhà hát, sân Các loại bể chứa chất khí: hơi than, vận động,… khí đốt.. Nhà nhiều tầng Máy xây dựng Các loại vỏ lò: lò cao, lò nung gió, lò Nhà văn phòng Giàn giáo bằng, lò quay..(CN luyện kim đen) Nhà phố Công trình tạm Các loại bình chứa cho CN hóa Công trình cầu: Các loại móng chất, hóa dầu.. Kết cấu khung tàu Các loại ống dẫn có đường kính lớn Cầu treo Kết cấu giàn khoan (D0.6m). Cầu vòm Cầu Bailey Công trình tháp trụ: Cầu đi bộ trong các ngành điện, thông Công trình tượng đài tin, vô tuyến điện; ống khói nhà máy, đài nước, tháp Công trình thủy lợi khoan địa chất, tháp khai thác Cửa van, cửa cống và các công trình thủy công. dầu mỏ, trụ turbine gió.. 18
2022 PHẠM VI ỨNG DỤNG Trong xây dựng công nghiệp: Nhà CN nặng: sườn nhà, dầm cầu chạy, hệ giằng, sườn tường.. Nhà kích thước lớn (L  24m, H  15m) : hăng-ga, NM đóng tàu, tua-bin.. Nhà xưởng nhẹ nhưng cần số lượng lớn, yêu cầu tháo lắp nhanh và cơ động. PHẠM VI ỨNG DỤNG Maracana Stadium, Rio de Janeiro, Brazil Imax dome Ontario Place, Toronto - Canada Trong xây dựng dân dụng: Nhà công cộng nhịp lớn: rạp hát, cinema, sân vận động… Nhà cao tầng. Nhà dân dụng cần tháo lắp nhanh, vận chuyển dễ dàng. 19
2022 PHẠM VI ỨNG DỤNG Nhà máy LG Display H2, KCN Tràng Duệ, Hải Phòng (2018) Nhà phố dùng kết cấu thép PHẠM VI ỨNG DỤNG Lamar Construction 236 tons of structural steel Headquarters Hàm lượng thép 436 kg/m2 15,8m (2007, Michigan, United States) 541 m2 34,1m Largest cantilevered building in the U.S ? 20