Đề cương ôn tập Kết cấu
thép
SXC ft Râu kute Chúc các bạn thi tốt! Page 1
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP
MÔN: KẾT CẤU THÉP
Câu 1: Trình bày các ưu nhược điểm của Kết cấu thép?
Trả lời:
1. Ưu điểm
- Chịu kéo tốt, khả năng chịu lực cao ngay sau khi chịu kéo, chịu nén, và chịu uốn.
- Vượt được nhịp lớn do thép có trọng lượng bản thân nhỏ => làm tăng khả năng thông thuyền.
- Dễ dàng kiểm nghiệm, tăng cường và sửa chữa
+ Tăng cường: nâng cao khả năng chịu lực của kết cấu so với ban đầu.
+ Sửa chữa: giữ nguyên khả năng chịu lực của kết cấu như ban đầu.
- Hình thức liên kết trong kết cấu thép đơn giản, gồm: đường hàn, đinh tán, và bu lông cường độ
cao => đầy nhanh tiến độ thi công.
- Có modun đàn hồi cao, tính dẻo lớn, vì vậy chịu được tải trọng xung kích (tải trọng đoàn tàu) =>
kết cấu đường sắt.
2. Nhược điểm
- Độ bền không cao, dễ bị ăn mòn => thường xuyên phải duy tu, bảo dưỡng
=> Biện pháp chống gỉ:
+ Sơn chống gỉ
+ Sử dụng thép chống gỉ (thép hợp kim).
- Giá thành cao so với cấu kiện BTCT khi là cùng 1 nhiệm vụ như nhau như: cùng chiều dài nhịp,
cùng tải trọng thiết kế, và cùng bề rộng kết cấu.
- Chịu nhiệt kém, ở nhiệt độ 600oC thì cường độ thép
0, ngược lại ở nhiệt độ thấp thép bị cứng
giòn.
- Là cấu kiện ít dc sử dụng trong các khu đô thị và các thành phố lớn do tiếng ồn cao.
Đề cương ôn tập Kết cấu
thép
SXC ft Râu kute Chúc các bạn thi tốt! Page 2
Câu 2: Trình bày khái niệm các thuộc tính cơ bản của thép: cường độ chảy, cường độ kéo đứt, độ
dẻo, độ rắn, độ dai. Các thép công trình theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05. Cách phân
loại thép theo mức độ khử ô xy.
Trả lời:
1. Các thuộc tính cơ bản của thép.
- Cường độ chảy (Fy): là trị số ứng suất mà tại đó xảy ra sự tăng biến dạng mà ứng suất ko tăng.
- Cường đọ chịu kéo (Fu): là trị số ứng suất lớn nhất đạt dc trong thí nghiệm kéo thép.
- Độ dẻo: là chỉ số của vật liệu phản ánh khả năng giữ được biến dạng quá đàn hồi mà không xảy
ra phá hoại. Nó có thể được tính bằng tỷ số giữa độ giãn khi phá hoại và độ giãn ở điểm chảy đầu
tiên.
- Độ rắn: là thuộc tính của vật liệu cho phép chống lại sự mài mòn bề mặt.
- Độ dai: là thuộc tính của vật liệu cho phéo tiêu hao năng lượng mà không xảy ra phá hoại.
2. Các thép công trình theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 (Câu này không có trong giáo
trình) ( Tham khảo: Yêu cầu cơ bản đối với kết cấu thép)
a) Yêu cầu về mặt sử dụng, đây là yêu cầu cơ bản nhất đối với người thiết kế
- Kết cấu thép phải dc thiết kế đủ sức kháng lại các tải trọng trong suốt thời gian sử dụng.
- Kết cấu thép đảm bảo tuổi thọ đề ra. Hình dáng, cấu tạo phải sao cho tiện bảo dưỡng, kiểm tra
và sơn bảo vệ.
- Đẹp cũng là một yêu cầu về mặt sử dụng. Kết cấu thép phải có hình dáng hài hòa, thanh thoát,
phù hợp với cảnh quan chung của khu vực.
b) Yêu cầu về mặt kinh tế:
- Tiết kiệm vật liệu. Thép cần dc dùng 1 cách hợp lý. Khi thiết kế cần chọn giải pháp kết cấu hợp
lý, dùng các phương pháp tính toán tiên tiến.
- Tính công nghệ khi chế tạo. Kết cấu thép cần dc thiết kế sao cho phù hợp với việc chế tạo trong
xưởng, sủ dụng những thiết bị chuyên dụng hiện có, để giảm công chế tạo.
- Lắp ráp nhanh
Đề cương ôn tập Kết cấu
thép
SXC ft Râu kute Chúc các bạn thi tốt! Page 3
Để đạt dc hai yêu cầu cơ bản trên đây cần điển hình hóa kết cấu thép. Điển hình hóa từng cấu kiện
hoặc điển hình hóa toàn bộ kết cấu.
3. Cách phân loại thép theo mức độ khử ô xy.
(Không biết cách nào nên tớ nêu hết cách “phân loại thép” ra vậy!)
a) Theo thành phần hóa học của thép: 2 loại
- Thép các bon: là thép có chứa C
1,7% và không chưa các nguên tố kim loại khác. Tùy theo
hàm lượng C, người ta lại chia thép các bon làm 3 loại:
+ Thép các bon thấp (C
0,22%): là loại thép sử dụng chủ yếu trong xây dựng, nên nó còn dc
gọi là thép xây dựng hay thép công trình.
+ Thép các bon vừa (0,22<C
0,6%): là loại dc sử dụng chủ yếu trong chế tạo máy.
+ Thép các bon cao (0,6<C
1,7%): là loại chủ yếu dc sử dụng trong chế tạo dụng cụ.
- Thép hợp kim: là thép có chứa thêm các nguyên tố hóa học khac như Al, Cu, Zn, Ni, Cr, Mn,
Si,… nhằm nâng cao chất lượng của thép, như tăng độ bền, tăng tính chống gỉ. Tùy theo hàm
lượng của các nguyên tố kim loại thêm vào thép, người ta chia thép hợp kim làm 3 loại: Thép hợp
kim thấp, vừa và cao. Trong đó, thép hợp kim thấp (hàm lượng các nguyên tố kim loại them vào
2,5%) dc sử dụng chủ yếu trong xây dựng.
b) Theo phương pháp luyện thép:
- Phương pháp luyện bằng lò quay: Bessmer, Thomas
- Phương pháp luyện bằng lò: Martin
c) Theo phương pháp để lắng thép
Thép nóng chảy từ lò luyện dc rót qua các khuôn và để nguội cho kết tinh lại. Tùy theo phương
pháp để nguội (lắng), ta chia thép làm 3 loại:
- Thép sôi: Khi thép nguội, do có nhiều bọt khí như O2, CO2, N2,… bốc ra (trông như sôi), các bọt
khí này tạo ên những chỗ không đồng nhất trong cấu trục của thép. Thép sôi có chất lượng khống
tốt, dễ bị phá hoại giòn, lão hóa.
- Thép tĩnh: Khi thép nguội,người ta đã cho them vào một số phụ gia hóa học. Các phụ gia hóa
học này sẽ tác dụng với các bọt khí, tạo lên các lớp xỉ nổi trên bề mặt, do vậy cấu trúc của thép rất
đồng nhất và đặc chắc. Thép tĩnh có chất lượng tốt và chịu lực động tốt hơn.
Đề cương ôn tập Kết cấu
thép
SXC ft Râu kute Chúc các bạn thi tốt! Page 4
- Thép nữa tĩnh: Là thép trung gian giữa 2 loại thép trên, do các bọt khí không được khử hoàn
toàn.
Câu 3: Trình bày phương trình tổng quát của các trạng thái giới hạn, giải thích các đại lượng trong
công thức, nêu yêu cầu tính toán đối với các TTGH khi thiết kế thép theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu
22 TCN 272 – 05.
Trả lời:
Tiêu chuẩn Thiết kế cầu 22 TCN 272-05 dựa theo phương pháp thiết kế của LRFD. Công thức
tổng quát (cơ bản) của tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 là:
∑ηi.γi.Qi ≤ φRn = Rr
Trong đó:
Qi Hiệu ứng tải trọng thứ i theo qui định ( nội lực do tải trọng hoặc các tác động bên ngoài sinh
ra)
γi
Rn
φ
= hệ số tải trọng theo thống kê
= sức kháng danh định của kết cấu
= hệ số sức kháng theo thống kê của sức kháng danh định
Đề cương ôn tập Kết cấu
thép
SXC ft Râu kute Chúc các bạn thi tốt! Page 5
Rr sức kháng tính toán (có hệ số) của kết cấu
hệ số điều chỉnh tải trọng. ηi= ηD.ηR.ηI≥0,95
D hệ số dẻo
R hệ số dư thừa
I hệ số xét tới tầm quan trọng của kết cấu. hai hệ số đầu có liên quan tời cường độ của kết cấu,
hệ số thứ 3 có liên quan tới sự làm việc của kết cấu ở trạng thái giới hạn sử dụng.
Trừ trạng thái giới hạn cường độ, đối với tất cả các TTGH khác, ηD = ηR = 1,0
Tính dẻo: Là một yếu tố quan trọng đối với sự an toàn của cầu. Nhờ tính dẻo, khi một bộ phận
chịu lực quá tải nó sẽ phân bố nội lực sang các bộ phận khác, do đó kết cấu có dự trữ độ bền. Nếu
vật liệu không dẻo thì kết cấu sẽ bị phá hoại đột ngột khi bị quá tải ⇒ phá hoại giòn
Tính dư: Tính dư có tầm quan trọng đặc biệt đối với khoảng an toàn của kết cấu cầu . Một kết cấu
siêu
tĩnh được xem là dư thừa vì nó có nhiều liên kết hơn so với yêu cầu cân bằng tĩnh học. Các kết cấu
có nhiều đường truyền lực và kết cấu liên tục cần được sử dụng trừ khi có những lý do bắt buộc
khác. Khái niệm nhiều đường truyền lực là tương đương với tính dư thừa. Các đường truyền lực
đơn hay các kết cấu cầu không dư được khuyến cáo không nên sử dụng. Các bộ phận hoặc cấu
kiện chính mà sự hư hỏng của chúng gây ra sập đổ cầu phải được coi là có nguy cơ hư hỏng và hệ
kết cấu liên quan không có tính dư, các bộ phận có nguy cơ hư hỏng có thể được xem là phá hoại
giòn
Tầm quan trọng trong khai thác:
Điều quy định này chỉ dùng cho trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn đặc biệt. Chủ
đầu tư có thể công bố một cầu hoặc bất kỳ cấu kiện hoặc liên kết nào của nó là loại cầu quan trọng
trong khai thác.
Các trạng thái giới hạn theo 22 TCN 272-05
TTGH là trạng thái mà vượt qua nó kết cấu hay một bộ phận nào đó không hoàn thành được
nhiệm vụ mà thiết kế đề ra. Tiêu chuẩn 05 đề cập tới 4 TTGH như sau:
1. TTGH sử dụng
TTGHSD phải xét đến như một biện pháp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và bề rộng