Hệ thống tính toán và thiết kế kết cấu thép: Phần 1

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:148

Thêm vào BST

Báo xấu

182
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 1 Tài liệu giới thiệu khái quát về thép xây dựng, những nguyên lí thiết kế và tính toán kết cấu thép, phương pháp tính toán các bộ phận kết cấu về độ bền và độ ổn định, tính toán thiết kế các dạng liên kết hàn, liên kết lông và đinh tán.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống tính toán và thiết kế kết cấu thép: Phần 1

PHẠM HƯY CHÍNH TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẼ KẾT CẤU THÉP (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG H À NỘI -2 0 1 1
LỜI NÓI ĐẦU N ộ i d u n g c u ố n " T í n h t o á n v à t h i ế t k ế k ế t c ả u t h é p ' g ồ m 3 p h ầ n c h ín h : P h ầ n I "N hữ ng vấn đề chung" gồm từ chương 1 đ ến chương 5, t r o n g đ ó g iớ i th iệ u k h á i q u á t v ế th é p x â y d ự n g , n h ữ n g n g u y ê n l í th iế t k ế v à tín h to á n k ế t c ấ u th é p , p h ư ơ n g p h á p tín h to á n c á c b ộ p h ậ n kết c ấ u v ề đ ộ b ề n v à đ ộ ổ n đ ịn h , tín h to á n th iế t k ê c á c d ạ n g liê n k ế t h à n , l iê n k ế t lô n g v à đ i n h tá n . P h ầ n II. "K ế t câu th é p của nhà và c ầ u ’1 g ồ m từ chương 6 đến c h ư ơ n g 12, ch ủ y ế u tr in h bày phư ơng p h á o tín h to á n , th iế t k ế n h ữ n g bộ p h ậ n k ế t c ấ u c h ín h c ủ a cá c c ô n g tr in h nhà và cầu n h ư dầm , dàn, c ộ t,... P h ầ n III - "M ột s ố d ạ n g kết cấu kh á c" g ồ m h a i chương 13 và 14 g i ớ i t h i ệ u k h á i q u á t v ề k ế t c à u t à m , t h á p v à c ộ t. S á ch v iế t d ự a v à o n h ữ n g k ế t c ấ u đ iể n h ìn h đ ã được áp d ụ n g p h ố b iế n c ủ n g n h ư n h ữ n g th à n h tự u đ ã đ ạ t đ ư ợ c tr o n g lĩn h v ự c th iế t k ế , c h ế tạ o v à lắ p r á p k ế t c ấ u th é p x â y d ự n g đ ồ n g th ờ i lấ y c á c tiê u c h u ẩ n Q u ố c g ia , Q uy tr in h Q uy p h ạ m kỹ th u ậ t c ủ a N g a là m chuân. K hi tín h to á n , th iế t k ế k ế t c ấ u th é p th e o c á c tiê u c h u ẩ n , Q uy chuấn Q uy p h ạ m khác , c ó t h ề đ ô i c h iê u đ ẽ v ậ n d ụ n g c h o th íc h h ợ p . V i tr ìn h đ ộ v à k in h n g h iệ m có h ạ n , n ê n tr o n g q u á tr in h b iê n s o ạ n k h ó t r á n h k h ỏ i c ó t h i ế u s ó t. R ấ t m o n g đ ư ợ c b ạ n đ ọ c c h o n h ữ n g ỷ k i ế n x â y d ự n g . M ọ i ý k iế n đ ó n g g ó p x in g ử i v ề P h ò n g B iê n tậ p sá c h K h o a học K ỹ th u ậ t N h à xu ấ t bản X ây d ự r tg - 37 Lê Đ ại H à n h , H à N ộ i. Đ iệ n th o ạ i: 0 4 .3 9 7 4 1 9 5 4 T á c g iả 3
Phấn I NHỮNG VẤN ĐẼ CHUNG Chương 1 THÉP XÂY DỰNG 1.1. NHỮNG TÍNH CHẤT c ơ HỌC CHÍNH CỦA THÉP XÂY DỤNG VÀ ĐẶC Đ IỂM LÀM VIỆC CỦA CHỨNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG 1.1.1. N hững tính chất cơ học chính của thép Việc sử dụ ng thép trong những kết cấu có công dụng khác nhau được xác định bởi những tính chất cơ học và bởi giá thành. Những tính chất cơ học chính của thép là: - Đ ộ bền (cường độ) tức khả năng chống được những tác động bên ngoài. - Đ ộ đàn hồi, tức khả năng khôi phục hình dạng ban đầu của nó sau khi dỡ bỏ tải trọng; - Đ ộ dẻo, tức tính chất không trở về trạng thái ban đầu sau khi dỡ bỏ tải trọng (hiện tượng như thế gọi là biến dạng dư); - Tính giòn, tức bị phá hoại khi có biến dạng nhỏ. Cường độ tạm thời ơg (MPa) giới hạn chảy ƠT (MPa), độ dãn dài tương đối khi kéo đứt 8, % (trong lý lịch về thép thường được ký hiệu bằng ô, hay ô l0) là những đặc trưng cơ học chính của thép, xác định mức độ bển, độ đàn hồi và độ dẻo. M ôđun đàn hồi lấy đối với tất cả các dạng thép E = 2,1.105MPa, hệ số dãn nở do nhiệt đ ộ a = 0 ,0 0 0 0 1 2 , hệ s ố biến dạng ngang V = 0,3 là những đặc trưng vật lý được sử d ạn g khi tính toán kết cấu. 1.1.2. Sự làm việc của thép duứi tác dụng của tải trọng a) S ự là m v iệ c c h ịu kéo của th é p . Những đặc trung cơ học cơ bản được xác định bằng thí nghiệm kéo các mẫu thcp dẹt hay tròn tiêu chuẩn trên những m áy kéo đứt chuyên dụng. Khi dó quan hệ giữa ứng suất và độ dãn dài của mẫu thí nghiệm xuất hiện 5
dưới dạng biểu đồ kéo. Khi thí nghiệm các mẫu trên những máy hiện đại, thì biểu đó kéo được vẽ tự động bằng máy. Khi đặt tải, thép sẽ biên dạng, nghĩa là bị dãn dài hoặc co ngắn (tuỳ thuộc vào đát tải như thế nào, kéo hay nén). Gần đến ứng suất xác định ở mẫu do tải trọng đặt vào, thì những biến dạng này sẽ là biển dạng đàn hồi, nghĩa là nó sẽ mất đi sau khi dỡ bỏ tải trọng. Khi ứng suất tiếp tục tăng thì những biến dạng dư xuất hiện, nó được bảo toàn sau khi dỡ bó tải trọng. Điểu đó thấy rõ trên biểu đồ kéo thép ít các bon (hình 1.1, a). Hình 1.1: Biểu đ ồ kéo tliép: a) T hép ít cacbon C T 3 ; b) Biểu dồ lý tưởng hoá; c) Thép ứ các bon C T3 ( 1 ), độ bêu tăng cao (2) và clộ bển cao (3) Đê thuân tiên cho viêc xây dưng biểu đồ kéo, người ta biểu thi ứng suất ơ = — đãt F ■ theo trục tung, và độ dãn dài tương đối e = (A///0) đặt theo trục hoành. Trong những công thức này: ơ - ứng suất pháp tuyến; p - tẩi trọng; F - diện tích tiêt diện ban đầu của mẫu trước khi kéo nó; £ - độ dãn dài tương đối; /G- chiểu dài ban đầu của mẫu; A/ - độ dãn dài của mẫu. Ở phần đường thẳng của biếu đồ (từ điểm o đến điểm 1) ứng suất và độ dãn dài tương đối tỉ lệ với nhau, nghĩa là iheo định luật Hook, nó được biểu thị bằng phương trình ơ = Ee. ứ ng suất ở điểm 1 được gọi là giới hạn tỷ lệ Ơơ. Trên điểm 1, quan hộ đường thẳng bị phá vỡ và trên biểu đồ xuất hiện phần đường cong. Từ điểm 1 đến điểm 2 vật liệu còn tiếp tục làm việc đàn hồi (hiên dạng hoàn toàn mất đi sau khi dỡ bở tải trọng), ở cao hơn điểm 2 vật liệu bắt đầu làm việc dẻo, nghĩa là sau khi dỡ bỏ tải trọng, biến dạng dư được bảo toàn, ứ n g suất ở điểm 2 được gọi là giới hạn đàn hồi ơ dh. Ở điểm 3, sau bước nhảy không lớn, biểu đồ tạo thành đường nằm ngang (với dao động không lớn). Ó đoạn đó vật liệu dãn dài không có sự tăng tải trọng, nghĩa là bắt đầu chảy, ứng suất tạo thành diện chảy khi đó gọi là giới hạn chảy ƠT. 6
Ớ đ iể m 4, vật liệu lại bắt đẩu tiếp nhận tải trọng (tự tăng bền) nhưng biến dạng vượt trước ứng suất, đường cong nâng lên phía trên đến điểm 5, tại đó ứng suất đạt trị số lớn nhất, xảy ra trước khi vật liệu bị đứt, gọi là cường độ tạm thời ƠB. Biến d ạ n g ở mẫu tiếp tục tăng nhanh tạo nên cổ thắt, diện tích tiết diện ở chỗ đó giảm mạnh, và m ẫu đứt xảy ra khi tải trọng nhỏ (điểm 6). Đ ộ dãn dài tương đối e, xác định sau khi có sự phá hoại của vật liệu là chỉ tiêu chính của độ dẻo. Đ ộ dãn dài tương đối càng lớn thì lượng dự trữ làm việc dẻo của thép cũng càng lớn, có thể sử dụng nó khi tính toán kết cấu. Đối với thép các bon m ềm e = 22 - 26%. Thép có độ dãn dài tương đối nhỏ hơn 13 - 14% thường không được sử dụng trong kết cấu kim loại. Ớ những thép chất lượng hạt nhỏ, giới hạn đàn hồi hầu như trùng với giới hạn chảy. Việc xác định ơ dh đối với mỗi loại thép cụ thể rất khó khăn, vì th ế trong tính toán không sử dụng giới hạn đàn hồi, coi như trước giới hạn chảy thép làm việc đàn hồi. N hư vậy, giới hạn chảy là một trong những đặc trưng cơ học quan trọng của thép. Trong thực tế tính toán thường sử dụng biểu đồ kéo đơn giản hoá đối với vật liệu đàn dẻo lý tưởng (hình 1.1, b). Theo biếu đổ này, vật liệu ở đoạn 0-1, nghĩa là trước giới hạn cháy, nó làm việc đàn hổi, sau đó làm việc dẻo tuyệt đối. ứ n g suất trong kết cấu thực, đúng ra cần phải ở trong giới hạn làm việc đàn hồi của vật liệu (đoạn 0-1 trên biểu đồ hình 1-1, b). Nếu chúng vượt quá giới hạn chảy, thì sau khi d ỡ bỏ tải trọng, ở vật liệu còn lại biến dạng dư, điều đó không phải lúc nào cũng cho phép có ở kết cấu. Diện chảy xuất hiện ở những loại thép mềm, chứa 0,1 - 0,3% cácbon. Trong thép có độ bền lớn hơn, diện chảy được co ngắn lại, còn ở thép cường độ cao, nói chung không có diện chảy (hình 1.1, c). Trong trường hợp này ứng suất tương ứng với biến dạng dư bằng 0 ,2 % , ký hiệu là ơ 02 (trong thép mêm chỗ bát dầu diện chảy cũng tương ứng với biến dạng dư 0,2%). b) S ự làm việc của thép ở trạng thái ứng suất phức tạp T rong thực tế xảy ra trạng thái ứng suất phức tạp khi mà ở m ột điểm những ứng suất phát sinh có phương khác nhau (ví dụ sự làm việc của vỏ thép mỏng, nơi m à ứng suất pháp ơ, và ơ : có phương vuông góc với nhau, hay ổ bụng dầm khi m à yêu cầu đồng thời tính toán ứng suất pháp ơ x và ứng suất tiếp Txy). T rong trường hợp đó, sự chuyển tiếp vào giai đoạn dẻo phụ thuộc không chỉ vào một ứng suất mà vào hàm của một số ứng suất. Khi m à năng lượng riêng biến đổi hình dạng của vật thể và khi biến dạng đạt đến một số giá trị giới hạn thì trạng thái dẻo bắt đầu được sử dụng vào thép kết cấu. Trên cơ sở của chuẩn số đó, nhận được hàm của những ứng suất hữu ích gọi là ứng suất tính đổi ơ ld, chúng được cân bằng với giới hạn chảy của vật liệu ƠT. 7
‘Đối với.trạng thái ứng suất thế tích: ơ tđ = \ f ỡ f + ỡ ĩ + ã ị - ( ơ , ơ 2 + Ơ 2Ơ3 + ơ , ơ 3) = ƠT ; (1-1) .ơ trạng thái ứng suất trục kép: ơ !đ = v ơ ỉ + ơ 2 _ Ơ 1Ơ 2 = Ơ T ; í 1 -2 ) Khi uốn đơn thuần: ơ ,đ = v ơ Í + 3t^ = ơ t ; 0 -3 ) Khi cắt đơn thuần ơ .đ = V 3^ = ơ t - hay Xxy = ^ 3 = 0 , 6 ơt (L 4) c) Độ giòn của thép Khi làm việc chịu kéo, thép bị phá hoại chậm và có biến dạng dẻo đáng kể. Sự phá hoại giòn của thép có thể xảy ra đột ngột khi biến dạng nhỏ trong giới hạn làm việc đàn hồi của vật liệu. Nó rất nguy hiểm. Những yếu tô' khác nhau có aH J/cm2 /{ thể thúc đẩy chuyển thép sang 170 trạng thái giòn: sử dụng ở nhiệt 150 độ thấp, tác dụng xung kích, thành phần hoá học không tốt, 100 hạt thô, có khuyết tật ở kết cấu v.v... Hiện tượng phá hoại giòn thường xảy ra khi ứng suất pháp cao, biểu đổ kéo không có diện chảy (thềm chảy) và giai đoạn n — ị l o 10 0 Jy I »Ị-r 50/ « r I___ m \ * _I1_ I— ___ _ 1----- L-*~0 ----- t-120-80 -40 0 40 80 120 t b) c) dẻo như chỉ rõ trên hình 1.2, a. Hình 1.2: Phá hoại giòn của thép: Đ ộ dai va đập, nghĩa là khả a) Biểu đ ồ p h á hoại giòn; b) M ầu đ ể th í nghiệm năng chống va đập dùng để đánh độ dai va đập; c) S ự p h ụ thuộc của độ dai va dập của giá khuynh hướng thép dẫn tới thép CT3 vào nhiệt độ; 1. Thép sôi; 2. Thép lặng. bị phá hoại giòn. Để xác định nó, người ta chế tạo những mẫu bằng thép có cắt lõm ở một mặt (hình 1.2, b), những mẫu này được đưa vào chịu va đập trên máy thử va đập kiểu con lắc. Công làm gãy mẫu đối với diện tích tiết diện của nó tại mặt cắt lõm được gọi là độ dai va đập. Đ ộ dai và đập được kí hiệu bằng chữ aH và đo bằng J/crrf (lkG m /cm 2 = 9,8 J/cm2). Đối với thép ít các bon CT3, độ dai va đập khi ở nhiệt độ tiêu chuẩn (+ 20°C) aH= 70 - 100 J/crrf. 8
Đ ộ dai va đập càng thấp thì khuynh hướng thép bị phá hoại giòn càng lớn. Ở nhiệt độ thấp, giá trị của độ dai va đập sụt giảm, điều đó thấy rõ từ đường cong aH đối với thép CT3 (hình 1.2, c). N hững yếu tố chính ảnh hưởng đến sự làm việc của thép và thúc đẩy xuất hiện những vết nứt giòn là: 1) Sự biến cúng nguội; 2) Sự hoá già; 3) M ức độ phân bố ứng suất không đểu; 4) Đ ộ mỏi của thép; 5) ảnh hưởng của nhiệt độ. Sự tăng cao giới hạn chảy và tính đàn hồi của thép cùng với sự giảm đồng thời độ dãn dài, gây ra bởi sự chất tải lại của thép vượt quá giới hạn chảy gọi là biến cứng nguội. Hiện tượng biến cứng nguội nguy hiểm đối với kết cấu thép và có thể xuất hiện khi uốn và cắt thép bằng dao, khi đột lỗ v.v... Trên hình 1.3, a, đường liên tục (nét liền) chỉ rõ dạng nối tiếp của biểu đồ kéo mẫu sau khi chất tải lại, dẫn tới biểu đồ phá hoại giòn. Ớ lần chất tải đầu tiên, tải trọng đã dỡ bỏ ở điểm 1, ở lần chất tải thứ hai, tải trọng dỡ bỏ ở điểm 2, ở lần chất tải thứ ba, tải trọng được dỡ bỏ ở điểm 3. ■é 'é ơ, MPa 400 ơr ƠT 200 ỉ _^b2 6 K =1 K =3 K =4 d) b) H ìn h 1.3: N liững yếu tô'ảnh hưởng dến sự p h á hoại giòn của tliép: a) Biến cứng nguội; b) Tập trung ứng suất; c) Biểu d ồ s ự làm việc của m ẫu với nliữiig m áy tuyển tinh kliác Iiliau; d) Đ ường cong độ bền m ỏi của thép CT3 9
Sự hoá già là sự thay đổi tính chất của thép theo thời gian do sự thoát ra từ dung dịch rắn những thành phần dư thừa (cacbon, nitơ v.v...) tạo thành hợp chất có sắt. Trong quá trình hoá già, độ dẻo và độ dai giảm, độ giòn của thép tăng lèn. Tính chất của vật liệu thay đổi, không thay đổi cấu trúc vĩ mô của nó. Người ta phân biệt sự hoá già do nhiệt (sự hoá già nhân tạo khi nung nóng và sự hoá già tự nhiên ở nhiệt độ tiêu chuấn) và sự hoá già do biến dạng. Sự tập trung ứng suất. Ớ trạng thái ứng suất một trục của mẫu nhẩn, dòng lực ở mẫu được phân bô' đều (hình 1.3, b). Nếu ở chúng có lỗ, rãnh hay mối hàn đắp, thì đường của dòng lực sẽ uốn cong và ở đó phát sinh sự tập trung ứng suất. Sự tập trung ứng suất được đặc trưng bởi hệ số tập trung: k=^sss- (1.5) ơ0 Trong đó: ơ max ■ ^ 8 su â f lớn nhất ở tiết d iện m ẫu tại chỗ mẫu bị phá hoại; N ơ (l = —— - ứng suất pháp ở tiết diên (ở đây N là lưc doc; Fgi là diên tích của tiết Fg, diện tính có xét đến sự giảm yếu của tiết diện). Trên hình 1.3, b cho thấy, hệ số k phụ thuộc vào dạng tập trung của đường lực. Độ lệch cùa quỹ đạo đường lực so với đường thẳng chứng tỏ có ứng suất tác dụng trong hai hướng. Sự phát sinh trạng thái ứng suất phẳng đơn vị dẫn đến làm giảm phạm vi làm việc dẻo của thép và thúc đẩy phá hoại giòn. Mức độ tập trung ứng suất càng cao thì biến dạng dẻo khi phá hoại càng nhỏ và sự phụ thuộc của ứng suất vào biến dạng gần với biểu đổ phá hoại giòn (hình 1.3, c), điều đó cần phải tính đến khi thiết k ế kết cấu hàn, đặc biêt từ thép cường độ cao và những kết cấu sử dụng ở nhiệt độ thấp. Đ ộ mỏi của thép. Nếu thép chịu tác dụng của tải trọng lặp, thì sẽ phát sinh hiện tượng mỏi làm giảm độ bển của thép. Sự giảm độ bền phụ thuộc vào số chu trình đặt tải. Số chu trình đặt tải càng lớn thì độ bền (cường độ) của thép càng thấp. Đ ộ bền của thép với sự tăng chu trình đặt tải sẽ giảm đến trị số xác định, gọi là giới hạn độ bền chấn động ƠBC hay giới hạn độ bền mỏi, nó tương ứng với khoảng hai triệu chu trình đặt tải. Nếu tiếp tục tăng số chu trình của tải trọng, thì hầu như không ảnh hưởng đến độ bền chấn động. Tải trọng có thế thay đổi cả dấu lẫn trị số gây ra trong các bộ phận của kết cấu lần lượt chịu nén và chịu kéo. Nguy hiếm nhất là tải trọng thay đổi dấu, khi đó độ bền của thép có thể giảm 0,3 - 0,4 ƠB. Trên hình 1.3, d cho đường cong độ bền mỏi của thép CT3 phụ thuộc vào số chu trình đật tải. Sự tập trung ứng suất gây ra sự giảm rõ rệt giới hạn của độ bền mỏi. Thép có độ bền mỏi lớn hơn, có trị số a BC lớn. Sự tập trung ứng suất lớn đáng kể ảnh hưởng đến thép cường độ cao, ƠBC của nó có thể giảm đến cường độ chấn động nhỏ hơn độ bền của thép. 10
Vì thế trong những kết cấu chịu tác dụng của tải trọng thay đổi, việc sử dụng thép cường độ cao không phải lúc nào cũng hợp lí. Hiện tượng mỏi xuất hiện trong nhũng kết cấu chịu tác dụng xung kích như cầu, cầu cạn, dầm cầu trục cần phải được xét đến khi tính toán và thiết kế. N hững bộ phận của kết cấu trực tiếp chịu tác dụng của tải trọng lặp, tải trọng di động và tải trọng chấn động với số chu trình tải trọng lớn hơn 105 cần phải kiểm tra về độ bền mỏi và trong kết cấu phải tránh sự tập trung ứng suất. Việc tính toán độ bền mỏi được thực hiện theo công thức: ơ ^max < dR m -Y *m v(1-6)J Trong đó: a - hệ số tính đến số chu trình tải trọng; Rm - cường độ mỏi tính toán; Ym - hệ số phụ thuộc vào dạng trạng thái ứng suất và hộ số ứng suất kh ỏ ne đối xứng p = ơ m„ /ơ max. Ở đây ơ min và ơ max theo trị số tuyệt đối cửa ứng suất trong những bộ phận tính toán. Á nh hưởng của nhiệt độ. Sự thay đổi của nhiệt độ ảnh hưởng đến tính chất cơ học của thép. Ớ nhiệt độ âm, cường độ của thép tăng m ột chút, nhưng độ dẻo giảm. Khi tãng nhiệt độ đến 250°c, tính chất cơ học của thép thực tế không thay đổi. ở nhiệt độ 300 - 3 3 0 °c thép trở nên giòn, ở nhiệt độ cao hơn, tính giòn biến mất, nhưng dẫn đến sụt giảm đáng kể và đột ngột ƠT và ƠB và ở nhiệt độ 600 - 6 5 0 °c thì bắt đầu gọi là độ dẻo nhiệt độ (khi mà giới hạn chảy gần về O). Như vậy sự nung nóng kết cấu thép trong thời gian cháy rất nguy hiểm dẫn tới biến dạng nhanh của kết cấu và phá hoại chúng. 1.2. N hóm và m ác thép xây dựng N hững kết cấu thép được chế tạo từ những m ác thép khác nhau. Ngoài cường độ và độ dẻo thì tính hàn tốt là yêu cầu cơ bản đối với thép xây dựng. Phụ thuộc vào những đặc trưng độ bển và thành phần hoá học, thép xây dựng có thể chia thành 3 nhóm: 1. Thép cacbon chất lượng bình thường (độ bền bình thường) có giới hạn cháy 285 M Pa (2850 k G /c m 2) và hàm lượng các bon < 0,22%. 2. Thép hợp kim thấp, cường độ được cải thiện, có giới hạn chảy 265 - 390 MPa. 3. Thép hợp kim thấp, cường độ cao, có giới hạn chảy > 440MPa. Ngoài việc phân chia theo nhóm và mác, thép xây dựng còn được phân ra theo phương pháp luyện và khử ôxi, theo thành phần hoá học và tính hàn. T hép lặng (cn) là thép tốt nhất, sự làm nguội nó do cho vào trong thép những chất khử ôxi (silic, nhôm, mangan) làm cho oxi tách ra từ từ (lặng) không thoát mãnh liệt (sôi). Thép nhận dược có hạt nhỏ, chất lượng cao hơn.
Thép nửa lặng (nc) không khư oxi hoàn toàn, chiếm vị trí trung gian giữa thép lặng và thép sôi về chất lượng và giá thành. Thép ít các bon chất lượng bình thường được sản xuất bằng phương pháp lặng, nửa lặng và sôi. Thép hợp kim thấp chất lượng cải thiện và thép hợp kim thấp cường độ cao chú yếu được sản xuất bằng phương pháp lặng (những mác cá biệt sản xuất bằng phương pháp nửa lặng). Tính hàn của thép, phụ thuộc vào một số yếu tố, trước tiên vào hàm lượng các bon trong thép. Hàm lượng các bon càng lớn thì tính hàn của thép càng kém và ngược lại. Thép ít cácbon mềm có tính hàn tốt hơn cả. Cùng với sự tăng cường độ của thép thì việc hàn cũng phức tạp thêm (ví dụ thép cường độ cao đòi hỏi phải áp dụng những công nghệ hàn đặc biệt). Thép cácbon có tính hàn được sử dụng nhiều nhất để ch ế tạo kết cấu thép. Những mác thép sau đây được sản xuất tại Nga: - Theo r O C T 23570 - 79: thép 18 và 1 8 r (Chỉ số 18 chỉ hàm lượng trung bình của cacbon tính bằng % , chữ r chỉ hàm lượng tăng cao của mangan). Những thép trên hàn tốt, tuỳ thuộc vào m ác và chiều dày có giới hạn chảy ƠT = 216 - 235 MPa, giới hạn dưới của cường độ tạm thời ƠB= 363 - 392 MPa và độ dãn dài tương đối ô5 = 24 - 26%. - Theo TY 14.1-3023-80: thép CT3 và C T 3 r có ƠT < 285M Pa giới hạn dưới của ƠB = 345 MPa, độ dãn dài tương đối ỗ5 = 22 - 25%. Tất cả những thép cacbon kể trên có thể sản xuất bằng phương pháp sôi, nửa lặng và lặng. Những thép sản xuất theo TY 14.1-3023-80 được phân ra những mác sau: CT1, CT2, CT3, CT4 và CT5 cùng với C T 3 r. Với sự tăng số hiệu của mác thép do tăng hàm lượng cacbon, thì tính hàn của chúng giảm đi. Đối với kết cấu thép hàn, chủ yếu sử dụng CT3 và C T 3 r , có hàm lượng các bon tương đối thấp (< 0,22%), và silic (< 0,3%), có cường độ khá lớn, tính dẻo và tính hàn tốt. Tuỳ thuộc vào công dụng, những thép cacbon sản xuất theo TY 14-1-3023-80 chia thành 3 nhóm: nhóm A đảm bảo tính chất cơ học, nhóm E đảm bảo thành phần hoá học và nhóm B đảm bảo tính chất Gơ học và thành phần hoá học. Bởi vì đối với kết cấu thép hàn, thép cần phải có tính chất cơ học và thành phần hoá học đảm bảo nên chỉ có thép nhóm B là đáp ứng được (chữ B viết trước tên mác). Ngoài ra, tuỳ thuộc vào những yêu cầu khác nhau đối với chất lượng thép, người ta chia chúng ra 6 loại, số hiệu của chúng được chỉ rõ sau tên mác. Thép hợp kim thấp cường độ được cải thiện. Những thép này có những đặc trung cơ học cao hơn so với thép cácbon 18 và CT3, nhờ cho thêm vào nhũng nguyên tố hợp kim: crom, mangan, silic, niken, đổng, molipđen, vanadi V. V... Ký hiệu mác thép bao gồm chữ cái chỉ rõ phụ gia hợp kim nào được sử dụng ở mác đã cho của thép (X - crom, r - mangan, H - niken, c - silíc, - vanadi, M - molipđen) và chữ số chỉ hàm lượng tính theO'% của nguyên tố, trong đó hai chữ số đầu ở mác thép chỉ hàm lượng cacbon tính bằng số % . 12
Những mác thép sau đây của thép hợp kim thấp có độ bền cải thiện được sử dụng nhiều nhất: - Có giới hạn chảy < 3550 kG/cm2: 09r2, 09r2C, 10 T2C1, 14 n , 15XCH,ZỊ. - Có giới hạn chảy < 3950 kG/cm2: 15P2C, ÌOXCHIỊ, 1 4 r2 A O , và 15r2/Ịnc. Việc sử dụng thép 15XCH,ZỊ và ÌOXCH/Ị có phụ gia hiếm (niken, đồng cần phải có sự khống chế trong từng trường hợp. Những thép trên dễ gia công, chế tạo, nó được đặc trưng bởi độ dẻo tốt, ít có khuynh hướng phá hoại giòn, đáp ứng tính hàn. Những phẩm chất này tạo khả năng sử dụng thép hợp kim thấp trong những kết cấu thép chịu lực khác nhau của nhà ở, nhà công cộng, những công trình công nghiệp và giảm được trọng lượng kết cấu đến 15%. Tuy nhiên giá thành kết cấu thường không giảm. Thép hợp kim đặc biệt cường độ cao: - Có giới hạn chảy 4400 kG /cm 2: 1 6 r 2 A 0 , 18F2Anc, 15r2CT/o; - Có giới hạn chảy 5900 kG/cm2: 12rCM4>, 12rH2CcỊ>AIO, 1 4 X 2 rM P 1.3. C H Ọ N T H É P Đ Ố I V Ớ I K Ế T CÂU XÂY DỤNG Chọn đúng thép cho phép nhận được kết cấu có tính kinh tế, và độ tin cậy (an toàn) trong sử dụng. Khi chọn mác thép cần xuất phát từ những quy tắc cơ bản sau đây. 1. Trước tiên để chọn mác này hay mác kia của thép phải chú ý đến ảnh hưởng của đặc trưng tác dụng lực, công năng và quy mô của công trình (chiều cao nhà, số tầng, nhịp mái v.v...). C hẳng hạn ở những nhà ít tầng, có kích thước trung bình chịu tác động bình thường thì dùng thép cácbon có tính hàn, cường độ bình thường là hợp lý nhất (mác 18, BCT3, B C T 3 r nc), đối với những bộ phận chịu tải lớn nhất, ví dụ cột, có thể sử dụng thép hợp kim thấp cường độ nâng cao (mác 0 9 r 2 , 0 9 r2 C , 14T2). Ở những khung nhà cao tầng và mái nhịp lớn, thì sử dụng rộng rãi thép hợp kim thấp là hợp lý và đối với nhà và công trình cao thì sử dụng thép cường độ cao có hiệu quả hơn, ví dụ m ác 16r2A. 2. Cần phải chi rõ Tiêu chuẩn Quốc gia hay Quy phạm kỹ thuật của những mác thép cụ thể được sử dụng, theo đó thép này được nấu luyện. Yêu cầu đó được giải thích bởi hai lý do: lý do thứ nhất, cùng một mác thép nấu luyện theo Tiêu chuẩn hay Quy phạm khác nhau có những đặc trưng cơ học khác nhau; lý do thứ hai là hệ s ố tin cậy về vật liệu Ihường được quyết định phụ thuộc vào Tiêu chuẩn Quốc gia hay Q uy phạm Kỹ thuật đối với Ihcp, m à không phụ thuộc vào mác thép. 3. Chọn mác thép phụ thuộc vào mức độ quan trọng của kết cấu và điếu kiện sử dụng nó. Theo những diều kiện này, tất cả những kết cấu thép được chia ra 4 nhóm: 13
Thuộc về nhóm thứ nhất là những kết cấu hàn và những bộ phận riêng biệt của nó làm việc trong điều kiện đặc biệt nặng, chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xung kích, tải trọng chấn động và tải trọng di động. Những kết cấu thép thuộc nhóm này ít được đưa vào sử dụng trong thành phố. Những kết cấu thép để xây dựng nhà ở, nhà công nghiệp và nhà công cộng (trừ dầm cầu trục), tháp, cột và những công trình kiến trúc thành phố khác, làm việc với tải trọng tĩnh thuộc vào nhóm kết cấu thứ hai và thứ ba. Những dàn của nhà, dầm ngang của khung, dầm trần và dầm mái, dầm cầu thang là những kết cấu thuộc nhóm thứ hai; cột nhà, thanh đứng, bản gối tựa, những kết cấu đỡ các thiết bị công nghệ thuộc vào nhóm thứ ba. N hững kết cấu phụ như hệ giằng liên kết, những bộ phận của khung cặp gạch, cầu thang, kết cấu ngăn cách thuộc về nhóm thứ tư. 1.4. LOẠI TH ÉP Những cấu kiện đầu tiên, từ chúng tạo thành những kết cấu thép ngăn cách và kết cấu chịu lực của nhà và công trình là thép hình và thép tinh, c h ế tạo tại các nhà máy kim loại. Lý lịch của thép hình cán có chỉ rõ các kích thước, đặc trưng hình học của tiết diện và trọng lượng lm dài. 1.4.1. T hép hình cán nóng Thép góc được sản xuất hai loại: thép góc đều cạnh và thép góc không đều cạnh có tỉ số các cạnh bằng 1:1,6. Ký hiệu kích thước của cánh thép là góc là b và chiều dày của c h ú n g là t (m m ), v í dụ thép g ó c đểu cạnh L 1 0 0 X 100 x i o , hay thép g ó c k h ô n g đều cạnh L250 X 160 X 20. Chúng được sử dụng rộng rãi cả để làm những bộ phận chính của dàn và hệ liên kết lẫn để làm những chi tiết kết cấu và chi tiết liên kết. Chúng được sản xuất có các kích thước: thép góc đểu cạnh từ L,4? X 45 X 4 đến L 250 X 250 X 30, thép góc không đều cạnh từ L56 X 36 X 4 đến L250 X 160 X 20. Trong kết cấu, kết cấu thép để làm những bộ phận chịu lực cần phải không nhỏ hơn L50 X 50 X 5 hay L 63 X 40 X 5. Một số ví dụ về sử dụng thép góc cán chỉ trên hình 1.4. Thép chữ I, m ặt trong của cánh có độ nghiêng được sử dụng chủ yếu để làm những bộ phận chịu uốn. Thép chữ I được ký hiệu theo số hiệu phù hợp với chiều cao của nó tính bằng cm. Thép chữ I có mặt ngoài và mặt trong của cánh song song được chia ra loại dầm, cánh rộng, cột và cột m ở rộng. Thép chữ I loại dầm được sản xuất có chiều cao < lOOOmm, với cánh rộng < 320mm; thép chữ I cánh rộng cũng có chiều cao < lOOOmm với bề rộng cánh lớn nhất là 400mm; thép chữ I loại cột có tỉ lệ chiều cao với chiều rộng cánh bằng 1:1 và kích thước lớn nhất 14
là 400 X 4 0 0 m m , được sử dụng tốt để làm cột nhà; thép chữ I loại cột - m ở rộng có kích thước cánh lớn so với chiều cao. d) H ìn h 1.4: M ột sô'ví dụ sử dụng tliép góc a ) T ổ hợ p thành tiết diện c h ữ T ; b) Tổ hợp h a i thép góc thành tiết diện c h ữ thập; c) T ổ hợp 4 thếp góc thành tiếí diện chữ thập của kết cấu (án đinh; d ) C ô kết dầm vào cột bằng thép góc; e) Thép góc nối hai tấm. Việc sử d ụng thép chữ I cánh rộng rất hiệu quả bởi vì chúng có thể thay đổi khối lượng công tác hàn các tiết diện thành phần. Thép chữ T có mặt cánh song song được chia ra thành thép chữ T tiêu chuẩn, chữ T cánh rộng và chữ T kiểu cột. Thép chữ T thường được sử dụng làm thanh m ạ của dàn, cũng như để làm các sườn cứng. Thép chữ u có ưu điểm là bản bụng tự do, cho phép liên kết nó với các bộ phận khác dễ dàng. Đ iều đó tạo khả năng sử dụng thép chữ U không chỉ để làm những bộ phận chịu uốn, m à còn để làm những cấu kiện tiếp nhân lực dọc trục (thanh dàn, cột). Cũng như thép chữ I, thép chữ u được ký hiệu bởi số hiệu tương ứng với chiều cao bản bụng tính bằng cm và được sản xuất với các số hiệu từ Na5 đến N240. M ột số ví dụ vé sử dụng thép chữ I, chữ T và chữ u nêu ở hình 1.5. 15
Thép tấm được sử dụng rộng rãi trong kết cấu thép. Từ chúng có = r h Ị= — 7 y thể c h ế tạo những bộ phận kết cấu VL"1 yl • cũng như m ột số dạng kết cấu . Ị . X khác, ví dụ n hư vỏ mỏng chế tạo X X X X X L 1 r ^ hoàn toàn b ằng thép tấm. Đặc biệt • • trong ngành thông tin liên lạc, với yl việc sử dụ ng kết cấu cường độ cao, yl thì lượng dùn g thép tấm tăng lên, Hình 1.5: T ổ hợp tiết diện từ thép c h ữ Ị, c h ữ T và c h ữ u trung bình đến 60 % trọng lượng kết cấu. T hép tấm được sản xuất: - Theo r O C T 19903-74 với dạng tấm có chiều dày đến 160mm, rộng 600 - 3800m m ; - Theo rO C T 103 - 76 với dạng dải dày 4 - 60mm, rộng 12 - 200m m ; - Theo rO C T 82-70 dạng vạn năng, có mép cán rất thuận tiện cho sử dụng. Chiều dày của tấm 6 - 60m m , rộng 160 - 1050mm. Ố ng thép tròn được sử dựng để làm những bộ phận chịu lực của kết cấu thép là hợp lý, mặc dù việc liên kết nó với những kết cấu khác là khó khăn. Những ống thép tròn được sản xuất có hai dạng: ống thép cán nóng không có mối hàn đường kính 25 - 5 5 0m m với chiểu dày thành ống 3,5 - 75mm và ống thép hàn điện đường kính đến 1620m m với chiều dày thành ống 1 - 16mm. Trong kết cấu thép cũng sử dụng thép tấm khía (hình 1.6, a) và thép kéo đột lỗ để làm tấm lát chiếu nghỉ và cầu thang; thép lượn sóng để làm mái (hình 1.6, b); những thép hình đặc biệt để làm khuôn cửa sổ, thép tròn để làm những bộ phận giằng liên kết; thép vuông, cáp thép, thép sợi cacbon cường độ cao. y y y 3) à) '\r y \j b) c) d) Hình 1.6: C á c dạng thép tấm ; a ) Thép tấm Hỉnh 1.7: D ạng tấm uốn; a) D ạng góc; klìía; b) T h é p tấm lượn sóng; 1. Nếp khía. b) C hữ U; c) D ạng c h ữ O ; d) D ạng khép kín 16
1.4.2. Thép hình uôn Thép hình uốn được sử dụng trong những kết cấu nhẹ và trong những bộ phận yêu cầu độ cứng lớn khi iực tác dụng không lớn. Thép hình uốn tiết kiệm kim loại đến 15%. Chúng được chế tạo từ thép tấm mỏng, hay từ thép dải bằng cách uốn trên những máy uốn chuyên dụng. Chiều dày của thép hình phụ thuộc vào chiều dày của tấm phôi (hình 1.7). Thép góc đều cạnh và không đểu cạnh được chế tạo có chiều dày cánh đến 6m m . T hép chữ u được sản xuất dưới dạng uốn nguội, có chiều cao đến 3 8 0 m m , bề rộng cánh 160mm với chiều dày 2,5 - 8mm. Ngoài ra còn sản xuất thép chữ c, thép hình lòng m áng, thép chữ z , thép hình chữ nhật khép kín không có mối hàn và thép hình tiết diện vuông từ phôi có bể rộng 100 - 600mm, dày 2 - 8mm. Chiều cao lớn nhất của thép hình tiết diện vuông là 160mm, của thép hình mặt cắt chữ nhật là 180mm. Thép hình gợn sóng móng có sườn hoặc uốn sóng được áp dụng rộng rãi trong xây dựng cũng như thép hình uốn có đột lỗ cho hép giảm chi phí vật liệu trong kết cấu trung bình 18 - 2 0 % . 17
Chương 2 NG UYÊN LÝ THIẾT KÊ VÀ TÍNH TOÁN KÊT CẮƯ THÉP 2.1. NHŨNG YÊU CẦU c ơ BẢN ĐỔI VỚI KẾT CÂU THÉP Yêu cầu chính m à kết cấu nói chung, trong đó có kết cấu thép cần phải thoả mãn, đó là đáp ứng được m ục đích sử dụng. Những kết cấu chịu lực tiếp nhận những tải trọng khác nhau, vì th ế chúng cần phải bền, cứng, vững chắc, đồng thời phải kinh tế và có khối lượng lao động tối thiểu khi chế tạo và lắp ráp. Để tạo ra m ột sản phẩm kết cấu, phải trải qua ba giai đoạn: thiết kế, chế tạo và lắp ráp. Giá thành của kết cấu thép thành phẩm được phân bổ như sau: Thiết kế 2 -3% Giá thành thép và các vật liệu khác 60 - 70 % C hế tạo 1 5 -2 0 % Chi phí vận chuyển 3 -5% L ắp ráp 1 0 -20% Việc thiết k ế kết cấu thép là một trong những khâu quan trọng, mặc dù giá thành thiết kế tương đối thấp. Q uá trình thiết kế được tiến hành bắt đầu từ phương án sơ đồ tổ hợp kết cấu và cuối cùng là phương pháp lắp ráp nó một cách hợp lý. Khi thiết k ế các yêu cầu đật ra đối với kết cấu thép phải được đảm bảo. 2.1.1. N hững yêu cầu chung Cần phải thực hiện tốt nhất những yêu cầu đặt ra để dạt được sự phù hợp với mục đích sử dụng của kết cấu. Phải xét đến những đặc điểm khi khai thác kết cấu: môi trường bên ngoài (trong buồng kín, trong môi trường khí quyển, trong môi trường xâm thực), điều kiện chịu lực của kết cấu (tái trọng tĩnh, tải trọng di động, tải trọng chấn động). Kết cấu cần phải có đủ độ bền, độ cứng, đảm bảo an toàn trong sử dụng; sơ đồ kết cấu, những kích thước cơ bản của nó, tiết diện của những cấu kiện riêng biệt phải hợp lý, kinh tế về chi phí kim loại. Tiết kiệm vật liệu là một trong những yêu cầu quan trọng khi thiết k ế kết cấu thép, bởi vì thành thành của thép chiếm hơn một nửa giá thành của kết cấu. Kết cấu cần phải cân đối, đẹp, và thuận tiện để bảo vệ chống ãn m òn (gỉ): không có khe hở và u bướu, tại đó có thể tích tụ bụi bản và hơi ẩm. 2.1.2. N hững yêu cầu về sản xuất Những kết cấu thép cần phải đáp ứng được những yêu cầu của sản xuất công nghiệp, nghĩa là thích ứng tốt nhất với điều kiện sản xuất trong nhà máy. Cũng cần phải xét đến 18
năng lực sản xuất của nhà máy: những tính năng kỹ thuật của m áy, sức nâng tải của cần trục, những đặc tính kỹ thuật của các thiết bị để hàn và tán đinh, dây chuyền chuyên m ôn hoá, những thiết bị phụ v.v... Kết cấu cần đảm bảo sao cho khối lượng lao động c h ế tạo là ít nhất. Điều đó đạt được bởi hình dạng kết cấu đơn giản, bởi số lượng các chi tiết là tối thiểu, bởi khả năng gia công cơ khí, bởi việc lắp ráp, hàn đơn giản và thuận tiện. Sự phân chia kết cấu thành những cấu kiện xuất xưởng là vấn để quan trọng. Kết cấu thép, c h ế tạo ở nhà máy được vận chuyến đến nơi lắp ráp chủ yếu bằng đường sắt, vì thế kích thước của những cấu kiện (bộ phận) xuất xưởng phải phù hợp với khổ giới hạn của đường sắt. Chiều dài lớn nhất của cấu kiện xuất xưởng phụ thuộc vào kích thước của plátíooc (toa sàn) và phương pháp xếp tải. Để chuyên chở kết cấu thép, thường người ta sử dụng toa sàn trục kép trọng tải 20T, có chiều dài tính theo tim móc tự đ ộn g 10424mm, toa sàn 4 trục trọng tải 60T với chiều dài tim móc 14194mm và xà lan đáy bằng trọng tải 60T. N hững cấu kiện xuất xưởng dài được xếp lên những toa sàn chuyên dụng với kê tựa ở m ột hay hai toa. 2.1.3. N hững yêu cầu về lắp ráp L ắp ráp là giai đoạn sau cùng của quá trình sản xuất kết cấu thép. Nó được thực hiện trong những điều kiện khó khăn nhất - ở ngoài trời trong điều kiện công trường. Vì thế những yêu cầu chính ở đây là đơn giản, thuận tiện, nhanh và khối lượng lao động ít. N hững yêu cầu khác nhau đặt ra đối với kết cấu thép, đôi khi dẫn đến những quyết định trái ngược: có thể kinh tế về thép, nhưng lại phức tạp về hình dạng kết cấu và điều đó m âu thuẫn với yêu cầu khối lượng lao động ít nhất; có thể tăng độ lặp lại của các cấu kiện xuất xưởng, nếu cấu kiện được chế tạo có tính vạn năng (nghĩa là thống nhất những tính chất yêu cầu từ những cấu kiện khác nhau vào một câu kiện) và điều đó có thể dẫn đến tăng khối lượng lao động chế tạo hoặc tăng chi phí thép. Đ ể đạt được tốt nhất đồng thời tất cả những yêu cầu này, người thiết, k ế cần giải quyết bài toán cơ bản: sự phù hợp với mục đích sử dụng cùng với chi phí tối thiểu về thép và khối lượng lao động chế tạo là ít nhất trong điều kiện lắp ráp đơn giản và nhanh. 2.2. T ổ chức công tác thiết kẻ Việc thiết k ế công trình được tiến hành dựa vào luận chứng kinh tế kĩ thuật. N ó được lập ra trên cơ sở của quy hoạch phát triển nền kinh tế quốc dân đã được phê chuẩn. C ông tác thiết kế thường được tiến hành một bước (một giai đoạn) dưới dạng thiết k ế kỹ thuật thi công (thiết kế kỹ thuật kết hợp với bản vẽ thi công). T hiết k ế hai giai đoạn là thiết kế kỹ thuật và thiết k ế bản vẽ thi công - cho phép đối với tổ hợp công nghiệp lớn và phức tạp, với những giải pháp kỹ thuật phức tạp của các c ô ng trình riêng (đặc biệt). Những kết cấu thép thường được thiết k ế theo hai giai đoạn. 19
T r o n g g ia i đ o ạ n th iế t k ế k ỹ th u ậ t, những đặc điểm thi công công trình, những thông tin về nơi xây dựng công trình: khí hậu, tình hình địa chất, tải trọng, nhũng phương án được xem xét của giải pháp thiết kế, thời gian và giá thành xây dựng là cơ sở để lập thiết kế. Ớ giai đoạn này, tính hợp lý của việc sử dụng kết cấu thép được xác định, việc chọn sứ dụng kết cấu điển hình được thực hiện và sơ đổ kết cấu có tính nguyên tắc của công trình được xác lập. B ấ n v ẽ th i c ô n g của kết cấu thép được thực hiện trong hai giai đoạn: giai đoạn thiết kế bản vẽ kết cấu thép và giai đoạn thiết kế bản vẽ kết cấu thép - chi tiết hoá. Ớ giai đoạn thiết k ế bản vẽ kết cấu thép, tất cả những vấn đề tổ hợp kết cấu, và những ràng buộc chúng với những phần khác của thiết kế: công nghệ, vận chuyên, kiến trúc - xây dựng v.v... được giải quyết. Trong thành phần của thiết k ế bản vẽ kết cấu thép gồm có: danh mục các bản vẽ thiết kế kết cấu thép; báng tiêu đề gồm những tài liệu về tải trọng, mác thép, những ký hiệu quy ước, nhãn m ác và những nhận xét chung khác; sơ đồ kết cấu - mặt bằng, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc với nhãn hiệu của tất cả các kết cấu và những chỉ dẫn tiết diện của chúng; những nút kết cấu, chỉ rõ sự liên kết giữa các bộ phận riêng biệt với nhau và bản liệt kê thép theo mặt cắt cho toàn bộ công trình. N hững tính toán kết cấu thép nằm trong thuyết minh tính toán riêng, hoặc được trình bày dưới dạng bản tính trong thành phần của bản vẽ kết cấu thép. Bản vẽ kết cấu thép cẩn phải bao gồm tất cả những tài liệu để lập bản vẽ kết cấu thép chi tiết hoá. Thiết kế bản vẽ kết cấu thép chi tiết hoá được thực hiện ở trong phòng thiết kế của nhà m áy kết cấu thép trên cơ sở thiết kế bản vẽ kết cấu thép, có xét đến đặc điểm công nghệ của nhà m áy (thiết bị, dây chuyền công nghệ, thiết bị hàn, những thiết bị phụ v.v...) và các sản phẩm kim loại có ở kho. Thiết kế bản vẽ kết cấu thép chi tiết bao gồm bản kê danh mục các bản vẽ thiết kế và bản thuyết m inh, sơ đồ láp ráp các cấu kiện xuất xưởng có đóng nhãn mác và các cụm lắp ráp, bản vẽ thi công của các cấu kiện xuất xưởng, những bulông lắp ráp, mối hàn và đinh tán. 2.3. NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP TH EO TRẠNG TH ÁI GIỚI HẠN 2.3.1. T rạn g thái giói hạn cùa kết cấu Trạng thái khi m à kết cấu không đáp ứng được những yêu cầu dã quy định phù hợp với mục đích của công trình được đặt ra với nó trong quá trình khai thác hoặc khi xây dựng thì gọi là trạng thái giới hạn. Có hai nhóm trạng thái giới hạn: Nhóm ỉ - kết cấu (công trình) mất khả năng chịu lực, hoặc không thích hợp đối với việc sử dụng; 2Ơ
N hóm II - kết cấu không thích hợp đối với việc sử dụng bình thường. Thuộc về trạng thái giới hạn của nhóm thứ nhất là: mất ổn định hình dạng; mất ổn định vị trí; độ dai, độ giòn, độ mỏi hoặc những đặc tính khác bị phá hoại; sự phá hoại do tác dụng đồng thời của các yếu tô' lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường bên ngoài; sự thay đổi cấu hình (hình dạng bên ngoài); những dao động cộng hưởng dẫn tới vi phạm (phá hoại) điều kiện sử dụng; những trạng thái với chúng nảy sinh sự cần thiết ngừng khai thác kết cấu (công trình) (do sự chảy của vật liệu, sự trượt ở liên kết, từ biến hoặc sự phát triển quá mức của vết nứt). Thuộc về trạng thái giới hạn thứ hai là: trạng thái khó khai thác (sử dụng) kết cấu m ột cách bình thường, hoặc giảm độ vĩnh cửu (tuổi thọ) của chúng do sự xuất hiện những chuyển vị không cho phép (độ võng, độ lún, góc xoay), sự dao động, vết nứt v.v... Việc tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn nhằm ngăn ngừa sự xuất hiện của trạng thái giới hạn bất kỳ khi xây dựng công trình và trong suốt toàn bộ thời gian phục vụ của nó. Đ iều kiện giới hạn của trạng thái giới hạn thuộc nhóm I là: N