Giáo trình kết cấu kim loại máy trục - Phần I CƠ SỞ TÍNH TOÁN CHUNG CÁC KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC - Chương 1

Chia sẻ: Truong Van Phi Phi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

461
lượt xem 177
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

VẬT LIỆU VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU THÉP KHÁI NIỆM VỀ KẾT CẤU THÉP 1.1.1. Định nghĩa kết cấu thép, [17]. Các thanh thép định hình (thép chữ C : [; thép chữ I; thép chữ L v.v…) hoặc các tấm thép chúng liên kết với nhau (liên kết hàn, liên kết tán đinh, liên kết bu lông) tạo nên những kết cấu cơ bản, sau đó các kết cấu cơ bản lại được liên kết với nhau tạo thành một kết cấu chịu lực hoàn chỉnh gọi là kết cấu thép. Ví dụ: Xét kết cấu thép của cần trục tháp bánh lốp...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình kết cấu kim loại máy trục - Phần I CƠ SỞ TÍNH TOÁN CHUNG CÁC KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC - Chương 1

Phaàn I CÔ SÔÛ TÍNH TOAÙN CHUNG CAÙC KEÁT CAÁU KIM LOAÏI MAÙY TRUÏC Chöông 1 VAÄT LIEÄU VAØ SÖÏ LAØM VIEÄC CUÛA KEÁT CAÁU THEÙP §1.1 KHAÙI NIEÄM VEÀ KEÁT CAÁU THEÙP 1.1.1. Ñònh nghóa keát caáu theùp, [17]. Caùc thanh theùp ñònh hình (theùp chöõ C : [; theùp chöõ I; theùp chöõ L v.v…) hoaëc caùc taám theùp chuùng lieân keát vôùi nhau (lieân keát haøn, lieân keát taùn ñinh, lieân keát bu loâng) taïo neân nhöõng keát caáu cô baûn, sau ñoù caùc keát caáu cô baûn laïi ñöôïc lieân keát vôùi nhau taïo thaønh moät keát caáu chòu löïc hoaøn chænh goïi laø keát caáu theùp. Ví duï: Xeùt keát caáu theùp cuûa caàn truïc thaùp baùnh loáp Gottwalld goàm coù: keát caáu theùp caàn cuûa caàn truïc, keát caáu theùp cuûa thaùp… Xeùt keát caáu theùp cuûa caàu chuyeån taûi container goàm: keát caáu theùp heä chaân ñôõ, keát caáu theùp coâng son naâng haï, keát caáu theùp daàm chính, keát caáu theùp khung caåu container (thieát bò mang haøng), v.v…, (xem caùc hình veõ ôû phaàn môû ñaàu). 1.1.2. Nhieäm vuï vaø ñoái töôïng moân hoïc keát caáu theùp. a) Nhieäm vuï: + Tính toaùn coâng trình theo ñoä beàn nhaèm ñaûm baûo cho coâng trình coù khaû naêng chòu taùc duïng cuûa taûi troïng cuõng nhö caùc nguyeân nhaân khaùc maø khoâng bò phaù hoaïi. + Tính toaùn coâng trình theo ñoä cöùng nhaèm ñaûm baûo cho coâng trình khoâng coù chuyeån vò vaø dao ñoäng lôùn (khi khoâng ñuû ñoä cöùng, coâng trình coù theå maát traïng thaùi laøm vieäc bình thöôøng ngay caû khi ñieàu kieän beàn vaãn ñaûm baûo). + Tính toaùn coâng trình theo ñoä oån ñònh nhaèm ñaûm baûo cho coâng trình coù khaû naêng baûo toaøn vò trí vaø hình daïng ban ñaàu cuûa coâng trình döôùi daïng caân baèng trong traïng thaùi bieán daïng. b) Ñoái töôïng nghieân cöùu: + Moân hoïc Keát caáu theùp nghieân cöùu caùch tính ñoä beàn, ñoä cöùng, ñoä oån ñònh cuûa toaøn boä heä keát caáu theùp cuûa coâng trình goàm nhieàu ñôn vò coâng trình lieân keát vôùi nhau vaø nghieân cöùu phöông phaùp tính toaùn caùc coâng trình ñoù. + Ví duï : tính toaùn keát caàu theùp cuûa caàn truïc chaân ñeá loaïi coù heä caàn caân baèng duøng voøi; ta phaûi tính toaùn keát caáu theùp cuûa: heä caàn, thaùp chöõ A; heä chaân ñôõ. Vôùi baøi toaùn keát caáu theùp caùc taûi troïng haàu nhö chöa bieát maø ta phaûi ñi xaùc ñònh chuùng (phöông, chieàu, ñoä lôùn, tính chaát…) caên cöù vaøo keát caáu vaø tình hình laøm vieäc cuï theå cuûa caàn truïc. Ñaët caùc taûi troïng vöøa tìm ñöôïc leân toaøn boä caàn truïc, töø ñoù xaùc ñònh ñöôïc löïc taùc duïng leân töøng ñôn vò chòu löïc, ta ñöôïc: sô ñoà tính heä caàn, heä thaùp, heä chaân ñôõ. Nhö vaäy coù theå noùi raèng : Sau khi nghieân cöùu coâng trình theo nhieäm vuï cuûa moân hoïc Keát caáu theùp ta ñöa baøi toaùn trôû veà baøi toaùn cuûa moân Cô hoïc keát caáu. 1.1.3. Ñaëc ñieåm cuûa keát caáu theùp, [08]. a) Keát caáu theùp coù nhöõng öu ñieåm sau khieán noù ñöôïc söû duïng roäng raõi trong nhieàu coâng trình noùi chung vaø caùc maùy xeáp dôõ noùi rieâng : + Khaû naêng chòu löïc lôùn, ñoä tin caäy cao. Keát caáu theùp coù khaû naêng chòu löïc lôùn do vaät lieäu theùp coù cöôøng ñoä lôùn. Ñoä tin caäy cao do caáu truùc thuaàn nhaát cuûa vaät lieäu, söï laøm vieäc ñaøn hoài vaø deûo cuûa vaät lieäu gaàn saùt vôùi caùc giaû thuyeát tính toaùn. Söï laøm vieäc thöïc teá cuûa keát caáu theùp phuø hôïp vôùi lyù thuyeát tính toaùn. 31
+ Troïng löôïng nheï : Keát caáu theùp nheï nhaát so vôùi caùc keát caáu chòu löïc : beâ toâng coát theùp, gaïch, ñaù, goã (so saùnh troïng löôïng khi cuøng thöïc hieän moät nhieäm vuï nhö nhau). + Tính coâng nghieäp hoùa cao : Do söï saûn xuaát vaät lieäu (theùp caùn) ñöôïc thöïc hieän hoaøn toaøn trong nhaø maùy. + Tính cô ñoäng trong vaän chuyeån, laép raùp : Do troïng löôïng nheï, vieäc vaän chuyeån vaø laép raùp keát caáu theùp deã daøng vaø nhanh choùng. + Tính kín : Vaät lieäu vaø lieân keát keát caáu theùp coù tính kín khoâng thaám nöôùc, khoâng thaám daàu, khoâng thaám khí neân thích hôïp nhaát cho caùc coâng trình beå chöùa chaát loûng, chaát khí. + Tính deã lieân keát : keát caáu theùp deã daøng lieân keát baèng caùc moái lieân keát nhö : lieân keát haøn, khi caàn thaùo rôøi thì duøng lieân keát bu loâng, thuaän tieän cho vieäc cheá taïo, laép raùp, vaän chuyeån ñeán nôi söû duïng. b) Keát caáu theùp coù nhöõng nhöôïc ñieåm sau khieán noù bò haïn cheá söû duïng : + Deã bò gæ : Trong moâi tröôøng khoâng khí aåm, nhaát laø trong moâi tröôøng xaâm thöïc (moâi tröôøng axít, muoái) keát caáu theùp bò aên moøn hoùa hoïc vaø ñieän hoùa nhanh choùng. Do vaäy traùnh duøng theùp ôû nôi aåm öôùt, luoân coù lôùp baûo veä cho theùp nhö : sôn phuû boïc. + Chòu löûa keùm : ÔÛ nhieät ñoä 500 oC ÷ 600oC theùp chuyeån sang deûo, maát nhaû naêng chòu löïc. + Giaù thaønh theùp cao hôn caùc vaät lieäu khaùc. Vì vaäy vieäc tieát kieäm theùp laø moät yeâu caàu quan troïng ñoái vôùi ngöôøi thieát keá. Caàn phaûi luoân caûi tieán thieát keá, keát caáu phuø hôïp, saùng taïo ra caùc hình thöùc keát caáu môùi, duøng keát caáu noái gheùp baèng haøn. 1.1.4. Phaïm vi söû duïng keát caáu theùp trong ngaønh Maùy xeáp dôõ. Do caùc ñaëc ñieåm noùi treân keát caáu theùp thích hôïp vôùi caùc coâng trình lôùn (nhòp roäng, chieàu cao lôùn, chòu taûi troïng naëng), caùc coâng trình caàn troïng löôïng nheï, caùc coâng trình caàn ñoä kín khoâng thaám nöôùc, daàu. Phaïm vi söû duïng keát caáu theùp raát roäng nhö : khung nhaø coâng nghieäp; khung nhaø coù nhòp lôùn nhö : nhaø vaên hoùa, nhaø thi ñaáu theå duïc theå thao…; khung nhaø nhieàu taàng; keát caáu thaùp cao; keát caáu baûn nhö caùc beå chöùa daàu, bình chöùa khí… Trong caùc maùy xeáp dôõ, keát caáu theùp chieám moät tyû troïng raát lôùn, noù haàu nhö laø thaønh phaàn chính taïo ra hình daùng vaø kích thöôùc hình hoïc cuûa taát caû caùc maùy naâng chuyeån noùi chung. Ví duï : Keát caáu theùp heä caàn cuûa caàn truïc (caàn, voøi, giaèng, giaù chöõ A …), heä thaùp (coät) ; saùt xi, khung caàn truïc; chaân ñeá; daàm chính; con son caàn truïc coång vaø caàu chuyeån taûi…; thieát bò coâng taùc cuûa maùy naâng; caùc thieát bò mang haøng nhö : moùc caåu, gaàu ngoaïm, khung caåu container; khung ñôõ baêng taûi; bình chöùa khí neùn trong vaän chuyeån khí eùp, v.v… 1.1.5. Caùc yeâu caàu ñaët ra khi thieát keá keát caáu theùp, [08]. Cuõng nhö moïi keát caáu khaùc, khi thieát keá keát caáu theùp caàn phaûi ñaït ñöôïc nhöõng yeâu caàu sau ñaây : a) Yeâu caàu veà söû duïng - laø yeâu caàu cô baûn nhaát ñoái vôùi ngöôøi thieát keá theå hieän ôû caùc maët : + Keát caáu theùp phaûi thoûa maõn veà maët hình hoïc do yeâu caàu laøm vieäc nhö : chieàu cao naâng, taàm vôùi, khaåu ñoä, chieàu daøi coâng son, caùc yeâu caàu veà heä caàn caân baèng (neáu coù)…toùm laïi laø caàn thoûa maõn veà khoaûng khoâng gian yeâu caàu phuïc vuï cuûa caàn truïc. + Keát caáu theùp phaûi thieát keá sao cho khi laøm vieäc khoâng laøm aûnh höôûng, caûn trôû hay laøm hö haïi caùc thieát bò khaùc. Ví duï : Khi thieát keá caàu caûng, moät trong caùc thoâng soá caàn xaùc ñònh laø aùp löïc ñôn vò cuûa caàn truïc leân caàu caûng; ngöôïc laïi khi thieát keá hay mua moät caàn truïc ñeå laøm vieäc taïi caàu caûng ñoù 32
cuõng caàn caên cöù vaøo aùp löïc ñôn vò cho pheùp cuûa caàu caûng. Töông töï nhö vaäy khi thieát keá moät xe naâng trong kho, trong loøng container, treân baõi v.v… + Keát caáu theùp phaûi thoûa maõn caùc yeâu caàu chòu löïc : ñoä beàn, ñoä cöùng vöõng, ñoä beàn moûi (ñoä beàn laâu), ñoä oån ñònh. + Tính thaåm myõ : keát caáu coù hình daùng ñeïp, thanh thoaùt, haøi hoøa. b) Yeâu caàu veà kinh teá theå hieän ôû caùc maët : + Tieát kieäm vaät lieäu : Vaät lieäu theùp caàn ñöôïc söû duïng moät caùch hôïp lyù, ñuùng choã; ñaëc bieät vieäc choïn giaûi phaùp keát caáu hôïp lyù tieát kieäm raát lôùn khoái löôïng vaät lieäu theùp caàn thieát ñeå cheá taïo. Ngoaøi ra caàn duøng nhöõng phöông phaùp tính toaùn tieân tieán. + Tính coâng ngheä cuûa keát caáu bao goàm : *) Tính coâng ngheä trong cheá taïo : keát caáu ñöôïc cheá taïo sao cho phuø hôïp vôùi ñieàu kieän cheá taïo cuûa phaân xöôûng vaø vieäc söû duïng nhöõng thieát bò chuyeân duøng hieän coù, keát caáu ñôn giaûn nhaát maø vaãn ñaûm baûo ñöôïc yeâu caàu laøm vieäc traùnh phaûi söû duïng coâng nhaân coù tay ngheà cao, do ñoù giaûm ñöôïc coâng cheá taïo. *) Tính coâng ngheä trong laép raùp, vaän chuyeån : Keát caáu theùp ñaõ ñöôïc cheá taïo ñeán khi laép döïng phaûi deã daøng, nhanh choùng vôùi nhöõng thieát bò saün coù. Cuõng coù theå moät soá boä phaän maùy truïc töï laép döïng nhö coång truïc töï döïng hay töï döïng moät phaàn trong qui trình coâng ngheä laép raùp. Keát caáu theùp ñaõ ñöôïc cheá taïo khi vaän chuyeån töø nôi cheá taïo ñeán nôi söû duïng cuõng phaûi deã daøng nhanh choùng baèng caùch chia thaønh töøng ñôn vò vaän chuyeån hay vaän chuyeån caû keát caáu. *) Tính coâng ngheä trong vieäc söû duïng, baûo quaûn, baûo döôõng : Keát caáu theùp phaûi coù hình daùng, caáu taïo tieän cho vieäc söû duïng, baûo döôõng, kieåm tra, sôn baûo veä. + Tính ñieån hình hoùa trong thieát keá keát caáu theùp. Ví duï : ñieån hình hoùa kieåu keát caáu caàn, keát caáu thaùp, ñieån hình hoùa keát caáu chaân ñôõ…theo keát caáu töøng theå loaïi caàn truïc. Lôïi ích cuûa vieäc ñieån hình hoùa cuõng töông töï nhö vieäc tieâu chuaån hoùa : *) Veà maët thieát keá traùnh ñöôïc vieäc thieát keá laëp laïi; *) Veà maët cheá taïo coù theå cheá taïo haøng loaït lôùn nhöõng caáu kieän, do ñoù taïo ñieàu kieän söû duïng nhöõng thieát bò chuyeân duøng, taêng ñöôïc naêng suaát lao ñoäng vaø giaûm thôøi gian cheá taïo. Vieäc döïng laép cuõng nhanh choùng deã daøng hôn do coù theå söû duïng nhöõng thieát bò döïng laép thích hôïp cho loaïi keát caáu ñöôïc duøng laëp nhieàu laàn. 1.1.6. Phöông höôùng phaùt trieån keát caáu theùp, [17]. Trong lónh vöïc nghieân cöùu thieát keá keát caáu theùp noùi chung vaø keát caáu theùp maùy xeáp dôõ noùi rieâng, ngöôøi ta luoân tìm moïi bieän phaùp naâng cao chaát löôïng saûn phaåm vaø haï giaù thaønh nhôø caùc bieän phaùp chuû yeáu sau : 1) Tìm ra vaø hoaøn thieän phöông phaùp tính toaùn môùi. Trong tính toaùn keát caáu theùp, moät phöông phaùp ñaõ vaø ñang ñöôïc duøng phoå bieán laø phöông phaùp tính theo öùng suaát cho pheùp. Theo phöông phaùp naøy vieäc tính toaùn ñôn giaûn vaø thuaän tieän, nhöng coøn moät khuyeát ñieåm lôùn nhaát laø : nhöõng keát caáu coù coâng duïng vaø ñieàu kieän laøm vieäc khoâng gioáng nhau, tính chaát chòu löïc khoâng gioáng nhau maø heä soá an toaøn laïi ñeàu ñöôïc choïn nhö nhau. Do ñoù thöôøng daãn ñeán tình traïng heä soá an toaøn choïn quaù lôùn hoaëc quaù nhoû, daãn ñeán haäu quaû laø : keát caáu quaù thöøa beàn (tieâu hao nhieàu vaät lieäu) hoaëc hö hoûng quaù sôùm. Do yeâu caàu phaùt trieån saûn xuaát, naâng cao kyõ thuaät thöïc nghieäm vaø phaùt trieån coâng taùc nghieân cöùu ñaõ thuùc ñaåy söï phaùt trieån lyù thuyeát tính toaùn. Do vaäy thôøi gian gaàn ñaây ñaõ hoaøn thieän nhieàu phöông phaùp tính toaùn môùi nhö phöông phaùp tính theo ñoä beàn moûi, phöông phaùp tính theo traïng thaùi giôùi haïn. Nhöõng phöông phaùp naøy ñaõ ñöôïc khaûo saùt vaø nghieân cöùu khaù chính xaùc : tính chaát taùc duïng cuûa löïc, cöôøng ñoä cuûa theùp vaø tình hình laøm vieäc cuûa keát caáu, heä soá an toaøn ñöôïc choïn phuø hôïp vôùi tính chaát chòu löïc cuûa keát caáu. Nhöõng phöông phaùp naøy ñaûm baûo cho keát quaû chính xaùc hôn vaø 33
caøng phuø hôïp vôùi tính chaát chòu löïc thöïc teá cuûa keát caáu. Do vaäy coù theå lôïi duïng ñöôïc ñaày ñuû tính naêng cuûa theùp vaø tieát kieäm theùp. 2) Nghieân cöùu caûi tieán vaø saùng taïo ra hình thöùc keát caáu môùi. Moät bieän phaùp höõu hieäu nhaát ñeå giaûm nheï troïng löôïng keát caáu theùp laø caûi tieán hình thöùc keát caáu. Xu höôùng hieän nay laø duøng phoå bieán caùc keát caáu hình hoäp, baûn moûng thay theá cho keát caáu daøn. Hoaëc trong moät soá keát caáu duøng keát caáu daøn coù lôïi hôn thì duøng thanh coù tieát dieän troøn O thay theá cho thanh coù tieát dieän theùp goùc L, vaø theùp chöõ [. Hieän nay keát caáu theùp trong ngaønh Maùy xeáp dôõ ñaõ caûi tieán raát nhieàu ñeå ñaùp öùng vôùi nhu caàu xeáp dôõ haøng hoùa hieän nay : + Caàn truïc chaân ñeá coù thieát bò ñôõ quay kieåu maâm quay vaø coät quay, xu höôùng chung hieän nay laø duøng thieát bò ñôõ quay kieåu coät quay. + Keát caáu caàn kieåu daøn tröôùc ñaây maët caét ngang chuû yeáu coù daïng chöõ nhaät nay coù xu höôùng chuyeån sang tieát dieän tam giaùc (xem hình phaàn môû ñaàu : 0.7b; 0.19b; 0.19c; 0.19d). + Heä caàn caân baèng duøng cô caáu 4 khaâu (caàn, voøi, giaèng, giaù ñôõ), 4 khôùp baûn leà ñaõ chuyeån sang duøng caân baèng heä caàn duøng pa laêng (thöïc chaát laø lôïi duïng löïc caêng cuûa caùp naâng haøng ñeå caân baèng). Loaïi caàn truïc naøy do ñöôïc caûi tieán veà hình thöùc keát caáu neân noù coù theå tieát kieäm tôùi 50% vaät lieäu theùp duøng laøm keát caáu (xem hình 0.19). 3) Söû duïng roäng raõi lieân keát baèng haøn ñaëc bieät laø haøn töï ñoäng. Duøng lieân keát haøn coù theå ñôn giaûn hoùa ñöôïc caáu taïo keát caáu, laøm cho caáu taïo moái lieân keát ñôn giaûn, goïn nheï, do vaäy coù theå tieát kieäm ñöôïc theùp vaø giaûm nheï ñöôïc coâng cheá taïo vaø laép raùp, ruùt ngaén thôøi gian cheá taïo, taêng toác ñoä thi coâng, haï giaù thaønh saûn phaåm. Duøng lieân keát haøn coù theå tieát kieäm ñöôïc 30% löôïng theùp. Hieän nay keát caáu theùp trong ngaønh giao thoâng vaän taûi phaàn lôùn ñeàu duøng lieân keát haøn. 4) Söû duïng kim loaïi nheï (hôïp kim nhoâm) hoaëc theùp coù cöôøng ñoä cao (hôïp kim thaáp). Phöông phaùp naøy coù hieäu quaû giaûm nheï keát caáu vaø tieát kieäm theùp. ÔÛ moät soá nöôùc ñaõ duøng hôïp kim nhoâm ñeå cheá taïo caàn cuûa caàn truïc caûng, töï troïng cuûa noù giaûm ñöôïc töø 30% ÷ 40%. Caùc loaïi caàn truïc ñöôïc cheá taïo baèng theùp hôïp kim thaáp coù theå giaûm ñöôïc troïng löôïng baûn thaân khoaûng 20%. Tuy vaäy hieän nay hôïp kim nhoâm coøn hieám vaø ñaét tieàn neân chöa ñöôïc duøng roäng raõi. 5) Söû duïng kyõ thuaät môùi Trong moät soá keát caáu ñaõ duøng phöông phaùp öùng suaát tröôùc (phöông phaùp döï öùng löïc) ñeå thieát keá cheá taïo keát caáu theùp. Söû duïng phöông phöông phaùp naøy coù theå tieát kieäm ñöôïc tôùi 30% löôïng theùp. Phöông phaùp naøy ñaõ ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong keát caáu nhaø vaø keát caáu caàu. 6) Qui caùch hoùa, tieâu chuaån hoùa vaø ñieån hình hoùa keát caáu . Ñieàu ñoù giuùp ñôn giaûn hoùa vieäc thieát keá cheá taïo, ruùt ngaén thôøi gian cheá taïo, ñöa qui trình cheá taïo haøng loaït, tieán haønh saûn xuaát coù tính coâng nghieäp hoùa qui moâ lôùn, giaûm nheï söùc lao ñoäng vaø soá lao ñoäng trong daây chuyeàn. §1.2 THEÙP DUØNG TRONG KEÁT CAÁU KIM LOAÏI MAÙY XEÁP DÔÕ 1.2.1. Phaân loaïi theùp, [08]. Theùp vaø gang laø hôïp kim ñen cuûa saét (Fe) vaø cacbon (C), ngoaøi ra coøn coù moät soá chaát khaùc coù tyû leä khoâng ñaùng keå nhö oâ xy (O), Phoát pho (P), silic (Si), v.v… Töø quaëng saét, thaønh phaàn chuû yeáu laø : oâ xít saét (Fe2O3 , Fe3O4 ) ngöôøi ta luyeän trong loø cao ñöôïc gang laø hôïp kim cuûa saét Fe vaø cacbon C, trong ñoù C chieám treân 1,7%. Qua loø luyeän 34
theùp ñeå khöû bôùt C trong gang, ngöôøi ta ñöôïc theùp. Coù raát nhieàu theùp khaùc nhau do thaønh phaàn hoùa hoïc, do phöông phaùp luyeän, phöông phaùp roùt. Döôùi ñaây ta phaân loaïi moät soá theùp duøng trong xaây döïng vaø keát caáu coâng trình : 1) Theo thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa theùp . Theùp ñöôïc phaân ra : + Theùp caùc bon vôùi löôïng caùc bon : %C < 1,7%. + Theùp caùc bon thaáp vôùi löôïng caùc bon : %C = 0,25% + Theùp caùc bon trung bình vôùi löôïng caùc bon : %C = 0,25% ÷ 0,60% + Theùp caùc bon cao vôùi löôïng caùc bon : %C =0,60% ÷ 1,7% + Theùp hôïp kim coù theâm caùc thaønh phaàn kim loaïi khaùc nhö croâm (Cr), Niken (keàn - Ni), Maêngan (Mn), …nhaèm naâng cao ñoä beàn cuûa theùp nhö tính choáng gæ, taêng ñoä beàn. Theùp hôïp kim thaáp ñöôïc duøng laøm keát caáu theùp vôùi tyû leä caùc nguyeân toá khaùc döôùi 2,5%. Theùp hôïp kim vöøa vaø hôïp kim cao khoâng söû duïng laøm keát caáu theùp xaây döïng vaø coâng trình. 2) Theo phöông phaùp luyeän theùp . Theùp ñöôïc phaân ra : + Theùp luyeän baèng loø baèng : coù naêng suaát thaáp nhöng chaát löôïng cao, theùp coù caáu truùc thuaàn nhaát vaø ñieàu chænh ñöôïc trong quaù trình luyeän. + Theùp luyeän baèng loø quay : coù naêng suaát cao nhöng chaát löôïng keùm (loø Bessmer, loø Thomas); nay ñaõ aùp duïng phöông phaùp luyeän baèng loø quay tieân tieán, chaát löôïng töông ñöông loø baèng vaø naêng suaát cao. Vôùi caùc phöông phaùp saûn xuaát hieän nay, khoâng caàn phaân bieät theùp loø baèng hay theùp loø quay, hai loaïi theùp naøy coi nhö coù chaát löôïng töông ñöông. 3) Theo phöông phaùp ñeå laéng theùp. Theùp loûng töø loø luyeän ñöôïc roùt vaøo caùc khuoân ñeå nguoäi cho keát tinh laïi. Tuøy theo phöông phaùp ñeå laéng nguoäi – theùp ñöôïc chia ra : + Theùp soâi : Theùp khi nguoäi boác ra nhieàu boït khí : oxy, oxyt cacbon (neân troâng nhö soâi), caùc boït khí taïo neân nhöõng choã khoâng ñoàng nhaát trong caáu truùc cuûa theùp, khieán theùp soâi coù chaát löôïng khoâng toát, deã bò phaù hoaïi gioøn vaø bò laõo hoùa. + Theùp tónh : Theùp tónh trong quaù trình nguoäi khoâng coù hôi boác ra cuoàn cuoän nhö theùp soâi, do ñaõ ñöôïc theâm nhöõng chaát khöû oxy nhö silic, nhoâm, mangan. Nhöõng chaát naøy khöû heát oxy coù haïi vaø nhöõng taïp chaát phi kim loaïi khaùc taïo neân xæ noåi treân maët. Phaàn xæ naøy ñöôïc loaïi boû ñi, theùp coøn laïi trôû neân ñoàng nhaát, chòu löïc ñoäng toát, khoù bò phaù hoaïi gioøn. Theùp tónh ñaét hôn theùp soâi, ñöôïc duøng trong nhöõng coâng trình quan troïng hoaëc chòu taûi troïng ñoäng löïc. + Theùp nöûa tónh : Laø trung gian giöõa theùp tónh vaø theùp soâi. 1.2.2. Soá hieäu theùp, [14]. 1) Caùc kyù hieäu tieâu chuaån chuû yeáu treân theá giôùi. Do nhöõng hoaøn caûnh lòch söû, nöôùc ta ñaõ quen duøng tieâu chuaån Nga (ГОСТ). Ngaøy nay ngoaøi ГОСТ ra, caùc caùn boä kyõ thuaät vaø ngöôøi tieâu duøng caàn phaûi bieát caùc tieâu chuaån cuûa caùc nöôùc khaùc nhö : Myõ, Nhaät, Phaùp, Ñöùc , Anh, … laø nhöõng nöôùc phaùt trieån vaø kyõ thuaät tieân tieán. Caùc Tieâu chuaån Vieät Nam coù lieân quan ñeán kyù hieäu vaät lieäu kim loaïi goàm coù (1.2.3 – [14]): – TCVN 1659 – 75 qui ñònh caùc nguyeân taéc kyù hieäu cho vaät lieäu kim loaïi (theùp, gang, hôïp kim maøu). Döïa treân caùc nguyeân taéc naøy coù theå kyù hieäu moïi loaïi theùp, hôïp kim maøu theo caùc thaønh phaàn hoùa hoïc chuû yeáu. 35
Baûng 1.1 Kyù hieäu caùc tieâu chuaån, [14]. Kyù hieäu Ghi Kyù hieäu Stt Tieâu chuaån Stt Tieâu chuaån ghi chuù tieâu chuaån chuù tieâu chuaån 01 Vieät Nam TCVN 05 Nhaät Baûn JIS 02 Nga Caùc nöôùc chaâu AÂu ГОСТ 03 Trung Quoác GB 06 Phaùp AFNOR AISI vaø SAE 07 Ñöùc DIN ASTM 08 Anh Quoác BS 04 Myõ-coù nhieàu AA heä tieâu chuaån CDA UNS + Ñoái vôùi theùp ñöôïc kyù hieäu theo traät töï : Ví duï theùp :12CrNi3A : coù ≈ 0,12% C; ≈ 1%Cr; ≈ 3%Ni; ít P,S (moãi nguyeân toá ít hôn 0,025%). Ví duï theùp : 210Cr12 : coù ≈ 2,10%C; ≈ 12% Cr. Phaàn vaïn C Kyù hieäu hoùa hoïc vaø löôïng phaàn traêm Cuoái kyù hieäu ghi (1/10 000) trung bình laàn löôït cho töøng nguyeân toá chöõ A laø chaát hôïp kim, neáu ≈ 1% thì khoâng ghi. löôïng cao (ít P,S). + Ñoái vôùi hôïp kim maøu ñöôïc kyù hieäu theo traät töï : Kyù hieäu hoùa Kyù hieäu hoùa hoïc vaø löôïng phaàn traêm hoïc nguyeân toá trung bình laàn löôït cho töøng nguyeân toá goác. hôïp kim, neáu ≈ 1% thì khoâng ghi. Ví duï theùp : AlCu4Mg laø hôïp kim nhoâm coù : ≈ 4,00%Cu; ≈ 1,00%Mg. 2) Kyù hieäu theùp xaây döïng vaø coâng trình theo Tieâu chuaån Vieät Nam, Nga, Trung Quoác (Phaân loaïi theo coâng duïng – baûng 1.2). TCVN 1765-75 qui ñònh caùc maùc theùp vaø yeâu caàu kyõ thuaät cho nhoùm naøy. Noùi chung caùc maùc theùp ñöôïc kyù hieäu baèng CT (vôùi nghóa : C – cacbon, T – theùp) vaø soá chæ giôùi haïn beàn keùo toái thieåu tính baèng kG/mm2, vaø cuoái cuøng coù theå coù theâm chöõ “s” ñeå chæ theùp soâi, “n” ñeå chæ theùp nöûa laëng (nöûa tónh), coøn ñoái vôùi theùp laëng (tónh) thì khoâng caàn theâm chöõ gì caû. Theùp coøn ñöôïc chia thaønh 3 phaân nhoùm nhoû – caên cöù vaøo coâng duïng. Baûng 1.2 - Kyù hieäu theùp xaây döïng vaø coâng trình theo T/C Vieät Nam, Nga, Trung Quoác. Tieâu chuaån Vieät Nam Nga Trung Quoác Caùc kyù hieäu TCVN 1765-75 ГОСТ 380-71 GB 700-79 Theùp caùc bon CT CT A Ghi tröïc tieáp giaù Ghi theo phaân Ghi theo phaân Giôùi haïn beàn keùo toái thieåu [kG/mm2] trò beàn keùo toái caáp ñoä beàn : 0, 1, caáp ñoä beàn : 1, 2, thieåu. 2, 3, 4, 5, 6. 3, 4, 5, 6, 7. Chæ theùp soâi s KП F Chöõ cuoái Chæ theùp nöûa tónh (nöûa laëng). n b ПC cuøng Chæ theùp tónh (laëng). Khoâng ghi gì caû Khoâng ghi gì caû CП - Phaân nhoùm A : Chæ qui ñònh cô tính. - Phaân nhoùm B : Chæ qui ñònh thaønh phaàn hoùa hoïc. - Phaân nhoùm C : Qui ñònh caû thaønh phaàn hoùa hoïc laãn cô tính. 36
Vieäc qui ñònh cuï theå xem [14], tuy nhieân caàn löu yù moät soá ñieåm sau: a) Phaân nhoùm A (Nga kyù hieäu cuõng laø A) : Nhö treân ñaõ noùi phaân nhoùm A chæ qui ñònh cô tính maø khoâng qui ñònh thaønh phaàn hoùa hoïc, töùc laø veà nguyeân taéc theùp coù thaønh phaàn hoùa hoïc tuøy yù mieãn sao ñaït ñöôïc caùc chæ tieâu cô tính qui ñònh. Ngoaøi ra GB coøn kyù hieäu theùp theo phöông phaùp nhieät luyeän, luùc ñoù ôû ngay sau chöõ A coù caùc chöõ :”Y” hay “J” cho theùp loø quay, coøn loø Maùc tanh (loø baèng thì khoâng ghi gì caû). Ví duï (töông ñöông) : ГОСТ ГОСТ TCVN GB TCVN GB 380-71 380-71 1765 - 75 700-79 1765 - 75 700-79 CT31 CT 0 CT38Mn CT 3 Г CT33s CT1KП A1F, AY1F CT42s CT4KП A4F, AY4F, AJ4F CT33n C T 1 ПC A1b, AY1b CT42n C T 4 ПC A4b, AY4b, AJ4b CT33 CT1CП A1, AY1 CT42 CT4CП A4, AY4, AJ4. CT34s CT2KП A2F, AY2F, AJ2F CT51n CT5ПC A5b, AY5b, AJ5b CT34n C T 2 ПC A2b, AY2b, AJ2b CT51 CT5CП A5, AY5, AJ5. CT34 CT2CП A2, AY2, AJ2 CT52nMn CT5ГПC CT38s CT3KП A3F, AY3F, AJ3F CT38n C T 3 ПC A3b, AY3b, AJ3b CT61n CT6ПC A6b, AY6b, AJ6b CT38 CT3CП A3, AY3, AJ3. CT61 CT6CП A6, AY6, AJ6. A7, AY7. b) Phaân nhoùm B (Nga kyù hieäu laø Б): ГОСТ ГОСТ TCVN GB TCVN GB 380-71 380-71 1765 - 75 700-79 1765 - 75 700-79 BCT31 БCT 0 - BCT38Mn БCT3ГПC - BCT33s БCT1KП B1F, BY1F BCT42s БCT4KП B4, BY4, BJ4. BCT33n Б C T 1 ПC - BCT42n Б C T 4 ПC - BCT33 БCT1CП B1, BY1. BCT42 БCT4CП B4, BY4, BJ4. BCT34s БCT2KП B2F, BY2F, BJ2F BCT51n БCT5ПC - BCT34n Б C T 2 ПC - BCT51 БCT5CП B5, BY5, BJ5. BCT34 БCT2CП B2, BY2, BJ2 BCT52nMn БCT5ГПC - BCT38s БCT3KП B3F, BY3F, BJ3F BCT61n БCT6ПC - BCT38n Б C T 3 ПC BCT61 БCT6CП B6, BY6, BJ6. BCT38 БCT3CП B3F, BY3F, BJ3F - - B7, BY7. Coâng duïng chuû yeáu cuûa theùp phaân nhoùm B laø laøm keát caáu haøn bôûi vì noù ñöôïc baûo ñaûm veà thaønh phaàn hoùa hoïc, trong ñoù caùc bon vaø caùc nguyeân toá aûnh höôûng xaáu ñeán tính haøn nhö Mn, Cr, Moâlípñen (Mo), vaø Vanañi ñeàu ñöôïc khoáng cheá vôùi haøm löôïng thaáp. Coù theå coi phaàn lôùn theùp phaân nhoùm B coù caùc bon thaáp (
Veà maët kyù hieäu : + TCVN 1765-75 qui ñònh phaân nhoùm B töông töï nhö phaân nhoùm A song ôû tröôùc coù theâm chöõ B. Tuy kyù hieäu cuõng coù caùc soá nhö ôû phaân nhoùm A nhöng ôû ñaây trong phaân nhoùm B caùc soá khoâng mang yù nghóa tröïc tieáp naøo caû vì veà nguyeân taéc theùp chæ coù thaønh phaàn qui ñònh coøn cô tính coù theå raát khaùc nhau (do ôû caùc daïng nhieät luyeän khaùc nhau chaúng haïn). + Tieâu chuaån cuûa Nga ГОСТ 380-71 : theâm chöõ Б ôû phía tröôùc. + Tieâu chuaån cuûa Trung Quoác : GB 700-79: thay chöõ A baèng chöõ B. Ví duï xem baûng (töông ñöông). Nhö vaäy caùc theùp ñem laøm keát caáu haøn phaûi duøng caùc maùc phaân nhoùm B, chöù khoâng phaûi phaân nhoùm A. Ví duï : duøng maùc BCT38 chöù khoâng phaûi maùc CT38. c) Phaân nhoùm C (Nga kyù hieäu laø B): Coâng duïng chuû yeáu cuûa theùp phaân nhoùm C laø laøm keát caáu haøn chòu löïc bôûi vì noù ñöôïc baûo ñaûm veà thaønh phaàn hoùa hoïc vaø caû cô tính. Ví duï : CCT34N, CCT34, CCT38n, CCT38. Veà maët kyù hieäu : + TCVN 1765-75 qui ñònh phaân nhoùm C töông töï nhö phaân nhoùm A song ôû tröôùc coù theâm chöõ C; song khoâng bao goàm ñaày ñuû caùc maùc ôû phaân nhoùm A maø chæ coù caùc maùc: (theo baûng) Nhö vaäy khoâng coù caùc maùc öùng vôùi caùc soá 31, 33, 61. CCT34s CCT42s + Tieâu chuaån cuûa Nga ГОСТ 380-71 : theâm chöõ B ôû phía tröôùc. CCT34n CCT42n Gaàn ñaây (1998) ôû Nga ñaõ thònh haønh tieâu chuaån môùi veà theùp CCT34 CCT42 thoâng duïng, khoâng duøng caùc soá thöù töï ñeå chæ caáp ñoä beàn maø kyù CCT38s CCT51n hieäu theo giôùi haïn beàn keùo toái thieåu theo ñôn vò Mpa. Caùc maùc CCT38n CCT51 theùp trình baøy ôû baûng 2.2 theo tieâu chuaån ГОСТ 27772-88 - CCT38 CCT52nMn [26] (tr.21) coù theå ñöôïc xem nhö thuoäc phaân nhoùm C vì ñöôïc qui CCT38nMn ñònh caû cô tính laãn thaønh phaàn hoùa hoïc. + Tieâu chuaån cuûa Trung Quoác : GB 700-79: thay chöõ A baèng chöõ C. Ví duï (töông ñöông): TCVN GB TCVN GB ГОСТ ГОСТ 380-71 380-71 1765 - 75 700-79 1765 - 75 700-79 - BCT 1 - BCT38Mn BCT3ГПC - BCT34s BCT2KП C2F, CY2F, CJ2F BCT42s BCT4KП C4F, CY4F, CJ4F. BCT34n BCT1ПC - BCT42n BCT4ПC - BCT34 BCT1CП C2, CY2, CJ2 BCT42 BCT4CП C4, CY4, CJ4. BCT38s BCT3KП C3F, CY3F, CJ3F BCT51n BCT5ПC - BCT38n BCT3ПC - BCT51 BCT5CП C5, CY5, CJ5. BCT38 BCT3CП C2, CY3, CJ3 BCT52nMn BCT5ГПC - 3) Kyù hieäu theùp xaây döïng vaø coâng trình theo Tieâu chuaån Nga (Phaân loaïi theo cöôøng ñoä theùp) a) Theùp caùc bon thaáp cöôøng ñoä thöôøng : Laø theùp caùc bon thaáp coù : + Giôùi haïn chaûy vaøo khoaûng : 2200 ÷ 2500 daN/cm2. : 3700 ÷ 4200 daN/cm2. + Giôùi haïn beàn vaøo khoaûng Theùp caùc bon thaáp duøng trong xaây döïng vaø coâng trình goàm hai soá hieäu : CT3 vaø CT3ПС (CT3 nöûa tónh) . Theùp CT3 chöùa 0,14% ÷ 0,22% caùcbon; theùp CT3Γ coù taêng theâm haøm löôïng caùc bon tôùi 0,8% ÷ 1,1% mangan (gaáp ñoâi so vôùi CT3). Vì theùp laøm keát caáu chòu löïc phaûi ñaûm baûo caû ñoä beàn vaø tính deã haøn, chòu ñöôïc taùc ñoäng xung kích (taûi troïng ñoäng), neân chæ ñöôïc duøng theùp nhoùm B (tieâu chuaån Nga). Caên cöù vaøo yeâu 38
caàu ñoä dai xung kích (va ñaäp) theùp BCT3 vaø BCT3 Γ laïi ñöôïc chia laøm 6 haïng : Ví duï haïng 2 khoâng caàn baûo ñaûm ñoä dai xung kích; haïng 6 phaûi baûo ñaûm sau khi bò laõo hoùa cô giôùi, haïng 5 phaûi ñaûm baûo caû ôû nhieät ñoä thaáp. Qui phaïm cho pheùp duøng trong xaây döïng 3 haïng : theùp soâi haïng 2 (BCT3 KП2), theùp nöûa tónh haïng 6 (BCT3 ПC6), theùp nöûa tónh coù mangan vaø theùp tónh haïng 5 (BCT3ΓПC5 vaø BCT3CП5). b) Theùp cöôøng ñoä khaù cao: Laø theùp caùc bon mang nhieät luyeän hoaëc theùp hôïp kim thaáp: + Giôùi haïn chaûy vaøo khoaûng : 2900 ÷ 3900 daN/cm2. : 4300 ÷ 5400 daN/cm2. + Giôùi haïn beàn vaøo khoaûng Caùc theùp hôïp kim thaáp thoâng duïng cho keát caáu coù 6 loaïi : 09Γ2, 09Γ2C, 14Γ2, 10Γ2C1,15XCHД, 10XCHД, YÙ nghóa kyù hieäu nhö sau : + Ñaàu tieân laø con soá chæ phaàn vaïn caùc bon; + Tieáp theo laø teân caùc thaønh phaàn hôïp kim; (Γ – maêngan; C – silíc; X – croâm; H – niken; Д – ñoàng; Φ - vanañi; v.v… + Con soá ñöùng sau chæ % cuûa chaát, neáu tyû leä lôùn hôn 1%. Ví duï : theùp 09Γ2C : coù 0,09% C, Maêngan ≈ 2%; silíc ≈ 1%. Söû duïng theùp coù cöôøng ñoä cao coù theå giaûm ñöôïc 20 – 25% troïng löôïng keát caáu. c) Theùp cöôøng ñoä cao: goàm caùc theùp hôïp kim ñem nhieät luyeän : : 4400 daN/cm2. + Giôùi haïn chaûy cao hôn : 5900 daN/cm2. + Giôùi haïn beàn cao hôn Ví duï caùc theùp cöôøng ñoä cao: 16Γ2AΦ; 12Γ2CMΦ; Söû duïng theùp coù cöôøng ñoä cao coù theå giaûm ñöôïc 25 – 30% troïng löôïng keát caáu. Vieäc löïa choïn caùc soá hieäu theùp cho keát caáu phaûi döïa vaøo caùc yeáu toá : ñaëc ñieåm gia taûi (tónh, ñoäng, laëp, rung ñoäng…), traïng thaùi öùng suaát (phaúng, khoái), phöông phaùp lieân keát,v.v… §1.3 SÖÏ LAØM VIEÄC CUÛA THEÙP CHÒU TAÛI TROÏNG 1.3.1.Söï laøm vieäc chòu keùo cuûa theùp, [08]. Söï laøm vieäc chòu keùo laø daïng laøm vieäc cô baûn cuûa theùp, ñaëc tröng cho söï chòu löïc cuûa theùp döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng. Qua nghieân cöùu söï laøm vieäc chòu keùo cuûa theùp, ta coù caùc ñaëc tröng cô hoïc chuû yeáu cuûa theùp nhö: öùng suaát giôùi haïn, bieán daïng giôùi haïn, moâñun ñaøn hoài. a) Bieåu ñoà öùng suaát - bieán daïng khi keùo. Mang keùo moät maãu theùp meàm CT3 baèng taûi troïng tónh taêng daàn vaø veõ ñoà thò quan heä giöõa öùng suaát σ vaø bieán daïng tyû ñoái ε, ta ñöôïc bieåu ñoà keùo cuûa theùp nhö hình 1.1. Truïc tung bieåu thò öùng suaát σ = P/A, kN/cm2. Truïc hoaønh bieåu thò bieán daïng tyû ñoái ε = ∆l/l.100%; trong ñoù A, l laø tieát dieän ban ñaàu vaø chieàu daøi ban ñaàu cuûa maãu. Ñöôøng cong bieåu ñoà goàm caùc ñoaïn cong sau (h1.1) + Ñoaïn O ñeán A, töông öùng vôùi öùng suaát töø 0 ñeán khoaûng 2000 daN/cm2, laø moät ñöôøng thaúng. Trong giai ñoaïn naøy, öùng suaát vaø bieán daïng tyû leä baäc nhaát vôùi nhau, vaät lieäu tuaân theo ñònh luaät Huùc : σ = Eε, trong ñoù moâ ñun ñaøn hoài E laø heä soá goùc cuûa ñöôøng thaúng OA. Ñoái vôùi theùp CT3, E = 2,06.106 daN/cm2. Giai ñoaïn naøy goïi laø giai ñoaïn tyû leä, öùng suaát töông öùng vôùi ñieåm A goïi laø giôùi haïn tyû leä σtl. Beân treân ñieåm A moät chuùt cho tôùi ñieåm A’, ñöôøng thaúng hôi cong ñi, khoâng coøn giai ñoaïn tyû leä baäc nhaát nöõa, nhöng theùp vaãn laøm vieäc ñaøn hoài, nghóa laø bieán daïng seõ hoaøn toaøn maát ñi khi khoâng coøn taûi troïng. ÖÙng suaát töông öùng vôùi ñieåm A’ goïi laø giôùi haïn ñaøn hoài σñh laø giôùi haïn cuûa vuøng laøm vieäc ñaøn hoài cuûa theùp. Thöïc teá, σñh khaùc raát ít vôùi σtl neân nhieàu khi ngöôøi ta ñoàng nhaát hai giai ñoaïn laøm vieäc naøy. 39
+ Ñoaïn A’B, laø moät ñöôøng cong roõ reät. Theùp khoâng coøn laøm vieäc ñaøn hoài nöõa; moâ ñun ñaøn hoài E giaûm daàn ñeán baèng 0 ôû ñieåm B, öùng vôùi öùng suaát chöøng 2400 daN/cm2. Giai ñoaïn naøy goïi laø giai ñoaïn ñaøn hoài deûo. + Ñoaïn BC, haàu nhö laø ñoaïn naèm ngang ; goïi laø giai ñoaïn chaûy deûo. Bieán daïng töï ñoäng taêng trong khi öùng suaát khoâng ñoåi. Ñoaïn naèm ngang öùng vôùi bieán daïng töø ε = 0,2% ñeán ε = 0,25% ñöôïc goïi laø theàm chaûy. ÖÙng suaát töông öùng vôùi giai ñoaïn chaûy deûo goïi laø giôùi haïn chaûy σc.. Neáu taïi ñieåm C maø ta caát taûi troïng, bieåu ñoà giaûm taûi seõ seõ ñi theo ñöôøng cong C0’ song song vôùi ñöôøng gia taûi ñaøn hoài; theùp coù bieán daïng dö : 00’. Hình 1.1 Bieåu ñoà keùo theùp caùc bon thaáp. + Ñoaïn C-D, quaù giai ñoaïn chaûy (quaù trò soá bieán daïng ε = 0,25% ñoái vôùi theùp CT3), theùp khoâng chaûy nöõa vaø laïi coù theå chòu ñöôïc löïc. Theùp nhö ñöôïc gia cöôøng, neân giai ñoaïn naøy goïi laø giai ñoaïn cuûng coá. Quan heä öùng suaát – bieán daïng laø moät ñöôøng cong thoaûi, bieán daïng taêng nhanh theo kieåu bieán daïng deûo. Maãu theùp bò thaét laïi, tieát dieän bò thu nhoû vaø bò keùo ñöùt öùng vôùi öùng suaát ôû ñieåm D, khoaûng 4000 daN/cm2 ñoái vôùi CT3. ÖÙng suaát naøy goïi laø giôùi haïn beàn. Bieán daïng luùc keùo ñöùt raát lôùn εo = 20% - 25%. b) Caùc ñaëc tröng cô hoïc chuû yeáu cuûa theùp. Bieåu ñoà keùo cuûa theùp cho ta caùc ñaëc tröng cô hoïc chuû yeáu cuûa theùp, ñöôïc qui ñònh trong tieâu chuaån ñoái vôùi moãi maùc theùp. Ñoù laø: + Giôùi haïn tyû leä : σtl + Giôùi haïn chaûy : σc – quan troïng nhaát, laø öùng suaát trong caùc caáu kieän chòu löïc khoâng ñöôïc pheùp vöôït qua. + Giôùi haïn beàn : σb + Bieán daïng khi ñöùt : εo + Moâñun ñaøn hoài :E Ví duï : Theùp CT3 coù caùc ñaëc tröng cô tính nhö sau : + Moâ ñun ñaøn hoài (khi keùo) : E = 2,10.106 kG/cm2. + Khoái löôïng rieâng : γ = 7,83 T/m3. : G = 0,81.106 kG/cm2. + Moâ ñun ñaøn hoài tröôït + Ñoä daõn daøi khi ñöùt : εo = 21% + Giôùi haïn chaûy : σc = 2400 -2800 kG/cm + Ñoä beàn cô hoïc ñaûm baûo 2 + Giôùi haïn beàn : σb = 3800 -4200 kG/cm + Tính deûo cao 2 + Ñoä dai va ñaäp : ak = 50-100 J/cm2. + Tính haøn toát (deã haøn). 40
1.3.2. Theùp duøng laøm keát caáu chòu taûi troïng ñoäng – [13] Theo qui phaïm chia caùc keát caáu xaây döïng vaø coâng trình laøm 4 nhoùm vaø coù höôùng daãn vieäc söû duïng caùc soá hieäu theùp cho moãi nhoùm. Sau ñaây laø soá hieäu theùp cho nhoùm 1: Phaïm vi söû duïng: Caùc keát caáu haøn hoaëc caùc caáu kieän cuûa noù laøm vieäc trong ñieàu kieän ñaëc bieät naëng hay chòu taùc duïng tröïc tieáp cuûa taûi troïng ñoäng, taûi troïng rung ñoäng hoaëc taûi troïng di ñoäng (daàm caàu truïc, daàm cuûa saøn coâng taùc, caùc caáu kieän cuûa keát caáu bunke, caùc caàu boác dôõ chòu tröïc tieáp taûi troïng ñoäng: caùc baûn maét cuûa daøn, caùc keát caáu nhòp vaø goái ñôõ cuûa haønh lang baêng taûi, caùc coät haøn ñaëc bieät cuûa heä thoáng ñöôøng daây ñieän (ÑDK) vöôït qua nhòp lôùn vaø coù chieàu cao hôn 60 m; caùc daàm ñôõ caàu truïc cuûa caùc coâng trình thuûy coâng…(baûng 1.2) Baûng 1.2 - Cöôøng ñoä tieâu chuaån vaø cöôøng ñoä tính toaùn cuûa moät soá theùp caùn, (Baûng 50 -[13]). Chieàu Cöôøng ñoä tieâu chuaån Cöôøng ñoä tính toaùn Mpa (kG/cm2) Mpa (kG/cm2) Loaïi daøy ГОСТ hoaëc TY Stt Maùc theùp theùp theùp Giôùi haïn Giôùi haïn Giôùi haïn Giôùi haïn caùn caùn chaûy σc beàn σb chaûy σc beàn σb (mm) 01 18CП ГОСТ 23570 –79 Taám 4-20 235(2400) 370(3800) 230(2350) 360(3650) 02 18ГПC ГОСТ 23570 –79 Taám 21-30 225(2300) 370(3800) 220(2250) 360(3650) 03 18ГCП ГОСТ 23570 –79 Taám 31-40 235(2400) 390(4000) 230(2350) 380(3850) 04 BCT3ПC Taám 21-40 225(2300) 370(3800) 215(2200) 350(3550) ГОСТ 380 - 71 05 BCT3ГПC Taám 21-40 225(2300) 370(3800) 215(2200) 350(3550) ГОСТ 380 - 71 06 BCT3CП ГОСТ 380 – 71 OÁng 10 225(2300) 370(3800) 215(2200) 350(3550) 07 BCTTПC Taám 10-40 295(3000) 430(4400) 280(2850) 410(4200) ГОСТ 14367-79 09 09Г2C Hình 4-9 345(3500) 490(5000) 330(3350) 465(4750) ГОСТ 19281-73 10 09Г2C Hình 10-20 325(3300) 470(4800) 310(3150) 450(4600) ГОСТ 19281-73 11 09Г2C OÁng 21-32 305(3100) 460(4700) 290(2950) 440(4500) ГОСТ 19281-73 12 Taám 4 355(3600) 490(5000) 340(3450) 465(4750) 10 Г2C1 ГОСТ 19281-73 13 Taám 5-9 345(3500) 490(5000) 330(3350) 465(4750) 10 Г2C1 ГОСТ 19281-73 14 Hình 10-20 335(3400) 480(4900) 320(3250) 455(4650) 10 Г2C1 ГОСТ 19281-73 15 Hình 21-32 325(3300) 470(4800) 310(3150) 450(4600) 10 Г2C1 ГОСТ 19281-73 16 Hình 33-60 325(3300) 450(4600) 310(3150) 430(4400) 10 Г2C1 ГОСТ 19281-73 17 Hình 295(3000) 430(4400) 280(2850) 410(4200) 61-100 10 Г2C1 ГОСТ 19281-73 18 15XCHД Taám 4-32 350(3560) 500(5110) 333(3389) 475(4842) ГОСТ 19281-73 19 TY-14-1-1217-75 Taám 4-50 390(4000) 540(5500) 370(3750) 515(5250) 14 Г2AФ 20 Taám 4-32 390(4000) 540(5500) 355(3600) 490(5000) 15 Г2AФДПC ГОСТ 19282-73 21 10XCH Taám 4-32 390(4000) 530(5400) 355(3600) 480(4900) ГОСТ 19282-73 22 Taám 4-32 440(4500) 590(6000) 400(4100) 535(5400) 16 Г2AФ ГОСТ 19282-73 23 Taám 33-50 410(4200) 570(5800) 375(3800) 520(5300) 16 Г2AФ ГОСТ 19282-73 24 Taám 4-32 440(4500) 590(6000) 400(4100) 535(5400) 18 Г2AФПC ГОСТ 19282-73 §1.4 QUI CAÙCH THEÙP CAÙN DUØNG LAØM KEÁT CAÁU THEÙP, [08], [13]. Keát caáu theùp ñöôïc cheá taïo töø caùc theùp taám, theùp hình coù nhieàu loaïi kích thöôùc khaùc nhau. Nöôùc ta ñaõ ban haønh tieâu chuaån quoác gia veà theùp caùn noùng TCVN 1650 – 75 ñeán TCVN 1657 – 75 bao goàm caùc theùp troøn, theùp ray, theùp chöõ [, theùp chöõ I, theùp goùc ∟,v.v… Veà cô baûn, caùc loaïi theùp caùn cuûa tieâu chuaån Vieät Nam coù kích thöôùc gioáng nhö caùc loaïi theùp caùn theo tieâu chuaån Lieân Xoâ ГОСТ naêm 1972. Hieän nay Lieân Xoâ ñaõ söû duïng tieâu chuaån môùi loaïi 72* (Ví duï ГОСТ 8510-72*) laø söûa ñoåi cuûa tieâu chuaån naêm 1972. Caùc qui caùch theùp hình theo TCVN naêm 1975, 41
töông öùng vôùi ГОСТ naêm 1972. Ñoái vôùi caùc loaïi theùp chöa coù trong tieâu chuaån Vieät Nam thì duøng caùc tieâu chuaån môùi nhaát cuûa Lieân Xoâ. 1.4.1.Theùp hình. a) Theùp goùc : (Hình 1.2.a) Theùp goùc coù hai loaïi : - Theùp goùc ñeàu caïnh, theo TCVN 1656 –75 ; - Theùp goùc khoâng ñeàu caïnh, theo TCVN 1657 –75, vôùi tyû leä 2 caïnh khoaûng 1:1,6. Kyù hieäu theùp goùc nhö sau, ví duï : - Theùp goùc ñeàu caïnh : ∟40x40x4 hoaëc ∟40x4 - Theùp goùc khoâng ñeàu caïnh : L63x40x4,trong ñoù hai soá treân laø beà roäng caùnh, soá sau cuøng laø beà daøy caùnh. Theùp goùc ñeàu caïnh goàm 67 loaïi töø tieát dieän nhoû nhaát laø ∟20x3 ñeán lôùn nhaát laø ∟250x20. Theùp goùc khoâng ñeàu caïnh goàm 47 loaïi töø tieát dieän nhoû nhaát laø L25x16x3 ñeán lôùn nhaát laø L250x160x20. Ñaëc ñieåm cuûa tieát dieän theùp goùc laø : caùnh coù hai meùp song song nhau, tieän cho vieäc caáu taïo lieân keát. Chieàu daøi thanh theùp goùc ñöôïc saûn xuaát töø 4 ñeán 13 m. Theùp goùc ñöôïc duøng laøm : - Thanh chòu löïc nhö heä thanh buïng, thanh bieân cuûa keát caáu giaøn; ngoaøi ra ta coù theå gheùp hai theùp goùc thaønh chöõ T, chöõ thaäp, chöõ nhaät v.v…(hình 1.2.b) - Caáu kieän lieân keát caùc keát caáu khaùc nhö gheùp caùc baûn theùp thaønh tieát dieän chöõ I, lieân keát daàm vôùi coät. Theùp goùc laø loaïi theùp caùn ñöôïc duøng nhieàu nhaát trong keát caáu theùp. b)Theùp chöõ I: Theo TCVN 1655-75, goàm coù 23 loaïi tieát dieän, chieàu cao töø 100 ñeán 600 mm. Kyù hieäu, ví duï : I30, ôû ñaây 30 laø chieàu cao tính ra cm. Töø caùc soá hieäu 18 ñeán 30, coøn coù theâm hai tieát dieän phuï, cuøng chieàu cao nhöng caùnh roäng vaø daøy hôn, kyù hieäu theâm chöõ “a”, ví duï: I22a. Chieàu daøi ñöôïc saûn xuaát töø 4 ñeán 13 m. Theùp chöõ I chuû yeáu laøm daàm chòu uoán. Ñoä cöùng cuûa daàm chöõ I theo phöông truïc x-x raát lôùn so vôùi phöông truïc y-y. Cuõng coù Hình 1.2 Theùp goùc vaø öùng duïng theå duøng theùp chöõ I laøm coät, khi ñoù neân taêng ñoä cöùng ñoái vôùi truïc y-y baèng caùch môû roäng theâm caùnh, hoaëc gheùp hai theùp I laïi. Moät baát lôïi cuûa theùp chöõ I laø caùnh ngaén vaø vaùt cheùo neân khoù lieân keát. Trong tröôøng hôïp duøng theùp chöõ I laøm ray treo cho caàu truïc, coång truïc, caàu chuyeån taûi, neân duøng theùp chöõ I chuyeân duøng. ÔÛ ñaây cho soá lieäu theùp chöõ I chuyeân duøng laøm ray treo theo ГОСТ 5157-53* (Baûng 1.3) c) Theùp chöõ [ Theo TCVN 1654-75, goàm coù 22 loaïi tieát dieän, töø soá hieäu 5 ñeán 40, Soá hieäu chæ chieàu cao tính baèng cm cuûa tieát dieän. Kyù hieäu : [ keøm theo soá hieäu, ví duï : [22. Töø soá hieäu 14 ñeán 24 42
cuõng coù theâm loaïi tieát dieän phuï “a”, caùnh roäng vaø daøy hôn, ví duï:[22a. Chieàu daøi töø 4 ñeán 13 m. Theùp chöõ [coù moät maët buïng phaúng vaø caùc caùnh vöôn roäng neân tieän lieân keát vôùi caùc caáu kieän khaùc. Theùp chöõ [thöôøng ñöôïc gheùp thaønh thanh tieát dieän ñoái xöùng nhö hình veõ (Hình 1.5). Hình 1.3 Theùp chöõ I vaø öùng duïng. Baûng 1.3 – Daàm chöõ I duøng laøm ray treo – ГОСТ 5157-53* - (tr.78 – [10]). Truïc x-x Truïc y-y Dieän Khoái h b d t R r tích Kyù tieát löôïng Jx Wx ix Sx Jy Wy iy hieäu dieän kg/m 2 cm cm4 cm3 cm3 cm4 cm3 mm cm cm 1760 196 7,31 112 132 29,3 2,00 18M 25,8 180 90 7 12 9 3,5 32,9 4630 386 9,75 220 280 60,9 2,40 24M 38,3 240 110 8,2 14 10,5 4 48,7 9400 627 12,02 360 490 75,4 2,77 30M 50,2 300 130 9 15 12 6 63,9 15 300 850 14,40 486 527 81,0 2,67 36M 57,9 360 130 9,5 16 14 6 73,7 31 900 1420 17,98 808 908 121,0 3,03 45M 77,6 450 150 10,5 18 16 7 98,7 Hình 1.4 Theùp chöõ I Hình 1.5 Theùp chöõ [ vaø caùc kích thöôùc vaø caùc öùng duïng d) Caùc loaïi theùp hình khaùc : Ngoaøi 3 loaïi chính vöøa neâu, theùp caùn ñònh hình coøn coù nhieàu loaïi tieát dieän khaùc, thích hôïp cho töøng coâng duïng rieâng, ví duï: - Theùp I caùnh roäng, coù tyû leä beà roäng caùnh treân beà cao laø: 1:1 ñeán 1:2, kích thöôùc tieát dieän hxb töø 200x100 ñeán 100x320 (hình 1.6.a). Caùnh coù meùp song song neân thuaän tieän lieân keát, caáu kieän duøng laøm daàm hay laøm coät ñeáu toát. Giaù thaønh cao vì phaûi caùn treân nhöõng maùy caùn lôùn. - Theùp oáng khoâng haøn, coù kích thöôùc (ñöôøng kính ngoaøi x beà daøy) töø 42x2,5 ñeán 500x15 mm (hình 1.6.b) 43
1.4.2.Theùp taám. Theùp taám ñöôïc duøng roäng raõi vì tính chaát vaïn naêng, coù theå taïo ra caùc loaïi tieát dieän coù hình daïng vaø kích thöôùc baát kyø. Ñaëc bieät trong keát caáu baûn thì haàu nhö laø toaøn boä laø duøng theùp taám. Theùp taám coù caùc loaïi sau: - Theùp taám phoå thoâng : coù beà daøy 4 ÷ 60 mm , roäng 600 ÷ 2500 mm, chieàu daøi 2 ÷ 8m. Theùp taám phoå thoâng coù 4 caïnh phaúng neân söû duïng raát thuaän tieän. - Theùp taám daøy, coù beà daøy 63 ÷ 160 mm, beà roäng töø 600 ÷ 3000 mm, daøi 3,5 ÷ 7,0 m. - Theùp taám moûng, coù beà daøy 0,2 ÷ 4 mm, beà roäng töø 160 ÷ 1050 mm, daøi 1,2 ÷ 4 m, duøng ñeå daäp caùc thanh thaønh moûng v.v… Hình 1.6 – Caùc loaïi tieát dieän theùp Ngoaøi ra, coøn coù loaïi theùp taám khaùc nhö: theùp giaûi, roäng hình khaùc. döôùi 200 mm, theùp taám coù vaân, theùp taám hình soùng. a) Theùp chöõ I caùnh roäng; b) Theùp oáng. Hình 1.7. Moät soá tieát dieän cuûa theùp hình daäp nguoäi. 1.4.3.Theùp hình daäp nguoäi. Ñaây laø loaïi theùp hình môùi so vôùi theùp caùn. Töø caùc theùp taám moûng, theùp giaûi, daøy 2-16 mm, mang daäp nguoäi maø thaønh. Coù caùc loaïi tieát dieän theo tieâu chuaån (ГОСТ 8276-57 ñeán ГОСТ – 8283-57 v.v…) nhö: theùp goùc ñeàu caïnh, theùp goùc khoâng ñeàu caïnh, theùp chöõ [, theùp tieát dieän hoäp…ngoaøi ra coøn raát nhieàu tieát dieän theo yeâu caàu rieâng (hình 1.7). Theùp hình daäp coù vaønh moûng neân nheï nhaøng hôn nhieàu so vôùi theùp caùn. Noù ñöôïc duøng chuû yeáu cho caùc loaïi keát caáu theùp nheï, cho nhöõng caáu kieän chòu löïc nhoû nhöng coù ñoä cöùng lôùn. Moät khuyeát ñieåm cuûa theùp hình daäp nguoäi laø coù söï cöùng nguoäi ôû nhöõng goùc bò uoán; choáng gæ keùm hôn. 44
1.4.4. Soá lieäu kích thöôùc theùp taám. a) Theùp taám cacbon thöôøng (ΓOCT 500-58) Theùp taám cacbon thöôøng coøn goïi laø theùp taám ñen thöôøng, saûn xuaát baèng theùp cacbon thöôøng kyù hieäu MCTO, MCT2, MCT3, MCT4, MCT5 (theùp soâi – KΠ, theùp laéng vaø nöûa laéng ΠC). Kích thöôùc cuûa theùp taám cacbon thöôøng ghi ôû baûng 1.4 (chieàu daøy töø 4 ñeán 60mm). Ngoaøi ra theo yeâu caàu rieâng coøn coù theå saûn xuaát theùp taám coù chieàu daøy treân 60mm ñeán 160mm (theo ΓOCT 5681-57), chieàu roäng tôùi 3600mm vaø chieàu daøi tôùi 12000mm. Theùp taám saûn xuaát baèng maùy lieân hoaøn töï ñoäng coù theå cuoän thaønh töøng cuoän. Khi kieåm tra chieàu daøy theùp taám phaûi ño caùch goùc taám theùp treân 100mm vaø caùch caïnh taám theùp treân 40mm. Coù theå saûn xuaát taám theùp coù chieàu daøi lôùn nhaát ghi ôû baûng 1.5. b) Theùp taám cacbon toát caùn noùng (ΓOCT 500-58), coù kích thöôùc nhö baûng 1.4 chieàu daøy töø 4 ñeán 60 mm. Kyù hieäu theùp caùc bon toát caùn noùng : 08KΠ, 10 KΠ – 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 15Γ, 20Γ, 30Γ, 40Γ, 50Γ, 60Γ, 65Γ, 70Γ, 10Γ2, 30Γ2, 35Γ2, 40Γ2, 45Γ2, 50Γ2, Cô tính theùp taám cacbon toát caùn noùng xem theâm baûng 277a.[15] Baûng 1.4 – Kích thöôùc theùp taám, mm (Kyù hieäu δ - chieàu daøy; B – chieàu roäng; L – chieàu daøi), (B.275).[15] B L δ 600, 710, 1000 2000 1000, 1250 2500 4 – 4,5 1400 2800 1000, 1250, 1400, 1500, 1600 3000, 3500, 4200, 4500, 5000, 5500, 6000 1400, 1500, 1600 7000, 7500 1250 2500 1400 2800 5 – 5,5 1250, 1400, 1500, 1600 3000, 3500 1250, 1400, 1500, 1600 4200, 4500, 5000, 5500, 6000 1400, 1500, 1600, 1700 6500, 7000, 7500, 8000 1400 2800 1200, 1400, 1500 3000, 3500, 4200 6–7 1600 4200 1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 8000 1400 2800 1250, 1400, 1500 3000, 3500 1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 4200 8 1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000 7500, 8000 1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2220 1400 2800 9 – 10 1250, 1400, 1500 3000, 3500 1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 4200 1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 7500, 8000 1400 2800, 3500 1250, 1400, 1500 4200 11 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000 1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200 7500, 8000 1250, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300 45
Baûng 1.4 – Kích thöôùc theùp taám, mm (tieáp theo) (Kyù hieäu δ - chieàu daøy; B – chieàu roäng; L – chieàu daøi), (B.275).[15] B L δ 1400 4200 12, 13, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 14, 15 2100, 2200, 2300 8000 16, 17,18, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 19, 20 2100, 2200, 2300, 2400 8000 21, 22, 24, 25, 26, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 28, 30, 32 2100, 2200, 2300, 2400, 2500 8000 34, 36, 38, 40, 42, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 45, 50, 52, 53, 55, 2200, 2300, 2400, 2500 8000 56, 58, 60 63, 65, 70, 75, 80, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 85, 90, 95, 100 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 7000 2800, 2900, 3000 105, 110, 120, 125, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000 130 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000 140, 150, 160 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 3500, 4000, 4500, 5000 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000 c) Theùp taám vaø theùp deït roäng baûn laøm baèng theùp hôïp kim cheá taïo loaïi toát (ΓOCT 500-58), Theùp taám vaø theùp deït roäng baûn caùn noùng daøy töø 4 – 60 mm vaø theùp taám caùn nguoäi daøy 4 – 6 mm coù kích thöôùc xem theâm baûng 71.[15] (ñoái vôùi theùp deït roäng baûn) vaø baûng 1.4 (theùp taám). Kyù hieäu moät soá theùp taám vaø theùp deït roäng baûn laøm baèng theùp hôïp kim cheá taïo loaïi toát (ΓOCT 500 – 58): 25ΧΓСΑ, 30ΧΓСΑ, 30ΧΓСHΑ, 12Χ2HBΦΑ, 12Χ2HBΦMΑ, 23Χ2HBΦΑ. 46
This document was created with Win2PDF available at http://www.win2pdf.com. The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only. This page will not be added after purchasing Win2PDF.