Kết cấu thép trong xây dựng - Chương 1

Chỉång 1:

NHỈỴNG TÊNH CHÁÚT CÅ
BN CA THẸP XÁY DỈÛNG
ξ1.Thẹp xáy dỉûng:
Tỉì qûng (Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4
) luûn trong l dỉåïi tạc dủng t
o
âỉåüc gang (%C > 1,7%),
tiãúp tủc luûn v khỉí båït C trong gang s âỉåüc thẹp (%C < 1,7%). Càn cỉï vo hm
lỉåüng C% âãø phán biãût gang v thẹp. Váût liãûu ch úu lm kãút cáúu thẹp l thẹp than
(thẹp C) v thẹp håüp kim tháúp, ngoi ra âäi khi cn dng gang âục lm gäúi tỉûa hồûc
håüp kim nhäm (ráút hản chãú vç giạ thnh cao) .
1.1.Phán loải thẹp xáy dỉûng
1.Theo thnh pháưn họa hc
:

Dỉûa vo hm lỉåüng C% trong thẹp v cạc thnh pháưn khạc:
- Thẹp C : ( %C< 1,7% ) chia ra lm 3 loải:
* Thẹp C tháúp ( %C < 0,22%): Do, mãưm v dãù hn. Thẹp xáy dỉûng l thẹp
C tháúp.
* Thẹp C vỉìa (0,22 < %C < 0,6 %): Cỉåìng âäü cao hån nhỉng dn
* Thẹp C cao ( 0,6% < %C< 1,7% ).
- Thẹp håüp kim: Cọ thãm cạc thnh pháưn kim loải khạc: Cr,Ni,Mn âãø ci thiãûn
tênh cháút thẹp. Thẹp håüp kim tháúp cọ hm lỉåüng cạc kim loải < 2,5%.
2.Theo phỉång phạp luûn:
Cọ 2 loải
- Thẹp l quay (L Bessmer, Thomas): Dung têch låïn 50-60 táún/m; thåìi gian luûn
nhanh 10-20 phụt/l. Khọ khäúng chãú v âiãưu chènh thnh pháưn, khäng loải hãút tảp cháút
cọ hải, cáúu trục khäng thưn nháút nãn cháút lỉåüng tháúp , khäng dng lm kãút cáúu chëu
ti trng nàûng , ti trng âäüng.
- Thẹp l bàòng (L Martin): Dung têch nh hån 30÷35 táún/m,thåìi gian luûn láu
8÷12h/l. Cọ thãø khäúng chãú v âiãøu chènh thnh pháưn, â thåìi gian khỉí hãút tảp cháút,
cáúu trục thưn nháút nãn cháút lỉåüng cao, dng lm kãút cáúu chëu lỉûc.Tuy nhiãn, nàng sút
tháúp, giạ thnh cao.
Ỉ Khàõ
c phủc:Luûn bàòng l thäøi äxy cháút lỉåüng tỉång âỉång l bàòng, giạ thnh
tháúp hån do nàng sút cao, thåìi gian luûn nhanh hån (40÷50 phụt/m).
3.Theo phỉång phạp khỉí äxy:

Cọ 3 loải

7


- Thẹp ténh: Thẹp lng ra l âỉåüc khỉí äxy v tảp cháút, trạnh âỉåüc bt khê trong
thẹp nãn cáúu trục thưn nháút, cháút lỉåüng cao nãn âỉåüc dng lm kãút cáúu chëu ti trng
nàûng, ti trng âäüng.
- Thẹp säi:

Thẹp lng ra l âäø vo khn, bt khê O
2
, CO
2
chỉa ra hãút â ngüi,
tảo nhỉỵng chäù khuút táût, dãù sinh ỉïng sút táûp trung khi chëu lỉûc v bë lo họa, dáùn âãún
phạ hoải dn, khäng nãn dng lm kãút cáúu chëu lỉûc chênh .
- Thẹp nỉía ténh: Cháút lỉåüng v giạ thnh trung gian giỉỵa 2 loải trãn .
1.2.Cáúu trục v thnh pháưn họa hc ca thẹp:
1.
Cáúu trục tinh thãø:

Hçnh 1.1: Cáúu trục tinh thãø
Cáúu trục thẹp (hçnh 1.1) tảo båíi:
- Ferit: Fe ngun cháút, chiãúm 99% thãø têch , do
v mãưm.
- Ximentic: Håüp cháút Fe
3
C, cỉïng v dn do
thnh pháưn C.
- Mng peclit: Häøn håüp Fe v Fe
3
C, l mng ân
häưi, bao quanh ferit. Mng cng dy, thẹp cng cỉïng v
kẹm do.

2.Thnh pháưn họa hc:
- Fe chiãúm 99 %.

- C: Cọ hm lỉåüng nh hån 1,7%. Lỉåüng C cng cao, thẹp cọ cỉåìng âäü låïn nhỉng
dn nãn khọ hn v khọ gia cäng. u cáưu thẹp xáy dỉûng cọ: %C < 0,22%.
- Cạc thnh pháưn cọ låüi:
* Mn: 0,4 ÷ 0,65 %. Tàng cỉåìng âäü,âäü dai, nhỉng lm thẹp dn
Ỉ %Mn < 1,5%
* Si:0,12 ÷ 0,35%. Tàng cỉåìng âäü nhỉng gim tênh chäúng gè, khọ hn
Ỉ %Si < 0,3%.
- Cạc thnh pháưn cọ hải:
* P: Gim tênh do v âäü dai va chảm, thẹp dn åí nhiãût âäü tháúp.
* S: Lm thẹp dn åí nhiãût âäü cao, dãù nỉït khi rn v hn.
* O
2
,N
2
: Lm thẹp dn, cáúu trục khäng thưn nháút
Ỉ %O
2
< 0,05 %; %N
2
< 0,0015%.
Ngoi ra trong thẹp håüp kim cn cọ thãm mäüt säú thnh pháưn Ni, Cr,Cu âãø ci
thiãûn tênh cháút thẹp.

1.3.Säú hiãûu ca thẹp xáy dỉûng:
1.
Thẹp C:
Theo k hiãûu Liãn Xä (c) tỉì CT
O
÷ CT
7
. Chè säú cng cao hm lỉåüng C cng låïn,
thẹp cọ cỉåìng âäü cao nhỉng kẹm do khọ hn v gia cäng.

8


* CTo: Do, dng lm kãút cáúu khäng chëu lỉûc: Buläng thỉåìng, âinh tạn, chi tiãút
* CT
1
,CT
2
: Mãưm , cỉåìng âäü tháúp, dng trong kãút cáúu v.
* CT
3
: Phäø biãún nháút trong xáy dỉûng, thỉåìng l thẹp l bàòng-säi hồûc thẹp nỉía
ténh. Kãút cáúu chëu ti trng nàûng, âäüng dng thẹp l bàòng-ténh.
* CT
4
: Cỉåìng âäü cao, dng trong cäng nghiãûp âọng tu.
* CT
5
: Khọ gia cäng chãú tảo, khọ hn chè dng cho kãút cáúu âinh tạn.
* CT
6
, CT
7
: Qụa cỉïng, dn khäng dng âỉåüc trong xáy dỉûng, chè dng lm mạy
cäng củ

2.Thẹp håüp kim tháúp:
Ngy cng phäø biãún trong xáy dỉûng nhåì cỉåìng âäü cao, bãưn v chäúng gè täút.
Theo k hiãûu LiãnXä (c), cạc chè säú chè thnh pháưn họa hc v hm lỉåüng C.
Vê dủ: 15XCHΓΠ: 0,15% C, C: Silic, H:Ni , Π: Cu.

ξ2.Sỉû lm viãûc ca thẹp chëu kẹo:
Sỉû lm viãûc chëu kẹo l dảng chëu lỉûc cå bn ca thẹp, qua âọ cọ thãø tháúy âỉåüc
cạc âàûc trỉng cå hc ch úu ca thẹp nhỉ : ỉïng sút giåïi hản, biãún dảng giåïi hản,
mäduyn ân häưi
2.1.Biãøu âäư ỉïng sút - biãún dảng:
- Kẹo mäüt náøu thẹp mãưm CT3 tiãu chøn bàòng ti trng ténh tàng dáưn. V biãøu
âäư quan hãû ỉïng sút (
σ
) - biãún dảng tỉång âäúi (
ε
), hçnh 1.2: Trủc tung Oy biãøu thë ỉïng
sút
σ
= N/ F (KN/cm
2
). Trủc honh Ox biãøu thë biãún dảng tỉång âäúi
ε
=
∆
l /l %. ( F,l:
Tiãút diãûn v chiãưu di ban âáưu ca máùu thẹp ) .

- Biãøu âäư gäưm 4 giai âoản:















1.Giai âoản 1 ( Giai âoản ân häưi )


Hçnh 1.2: Biãøu âäư kẹo ca thẹp carbon tháúp.

9


* Âoản OA: Âoản thàóng. Quan hãû
σ
-
ε
tuún tênh. Váût liãûu lm viãûc theo âënh
lût Hooke:

σ
= E.
ε
( E: Mäduyn ân häưi, thẹp CT
3
cọ E=2,1.10
6
Kg/cm
2
).
Âãún A, thäi tạc dủng, váût liãûu khäi phủc lải trảng thại ban âáưu. Giai âoản ny gi
l: Giai âoản t lãû. ỈÏng sút t lãû σ
tl
= σ
A
= 2000 Kg/cm
2
.
ε
A
=
ε

tl
= 0,2 %.
* Âoản AA’: Håi cong. Khäng cn giai âoản t lãû nhỉng thẹp váùn lm viãûc ân
häưi, biãún dảng s máút âi khi khäng cn ti trng.
2.Giai âoản 2 ( Giai âoản ân häưi - do)
* Âoản A’B: Âoản cong.Váût liãûu lm viãûc ân häưi - do. E ≠ const v gim dáưn
âãún 0. Âãún B thäi tạc dủng, biãøu âäư s qua A tråí vãư 0. σ
B
= σ
c
= 2400 Kg/cm
2
.
3.Giai âoản 3 ( Giai âoản chy do)
* Âoản BC: Háưu nhỉ nàòm ngang. Biãún dảng tàng nhỉng ỉïng sút khäng tàng.
Âãún C, thäi tạc dủng, váût liãûu tråí vãư theo âỉåìng gim ti C0’ // A0 Ỉ Thẹp cọ biãún
dảng dỉ 00’. σ
C
= σ
B
= σ
c
= 2400 Kg/cm
2
. ε = 0,2 %÷ 2,5%.




Hçnh 1.3: Biãøu âäư kẹo ca thẹp
carbon cao.
4.Giai âoản 4 ( Giai âoản tỉû gia cỉåìng, cng cäú)
* Âoản CD: Âoản cong thoi . Thẹp khäng chy nỉỵa m lải nhỉ cọ v chëu âỉåüc
lỉûc Ỉ Thẹp tỉû gia cỉåìng. Sau âọ, biãún dảng tàng nhanh, tiãút diãûn máùu thẹp bë thu hẻp
v bë kẹo âỉït åí σ
D
= σ
b
= 3800÷4000 Kg/cm
2
. ε
D
= ε
b
= 20 ÷25 %.
Gii thêch: Dỉûa vo cáúu trục hảt ca thẹp v cáúu trục tinh thãø ca cạc hảt ferit. Mảng
ngun tỉí ca cạc tinh thãø hảt ferit cọ nhỉỵng khuút táût (biãún vë) lm cho cạc pháưn tinh thãø
ferit khi chëu lỉûc dãù bë trỉåüt tỉång âäúi våïi nhau. Trong giai âoản t lãû, biãún dảng ca thẹp l do
biãún dảng häưi phủc âỉåüc ca cạc mảng ngun tỉí. Sau âọ, mäüt säú hảt feri tcọ biãún vë xút hiãûn
trỉåüt lm biãún dảng tàng nhanh hån ỉïng sút (giai âoản ân häưi do). Khi ỉïng sút tiãúp tủc
tàng, sỉû trỉåüt cạc hảt riãng l phạt triãøn thnh âỉåìng trỉåüt lm thẹp biãún dảng låïn våïi ỉïng sút
khäng âäøi (giai âoản chy do). Sau âọ, mng peclit cỉïng hån so våïi ferit ngun cháút ngàn cn
biãún dảng ca cạc tinh thãø. ỈÏng sút do âọ tiãúp tủc tàng (giai âoản tỉû gia cỉåìng). Khi ỉïng sút
táûp trung chäù tiãút diãûn thu hẻp vỉåüt quạ lỉûc tỉång tạc ngun tỉí, thẹp måïi bë âỉït.
Nháûn xẹt:
- Vãư quan niãûm tênh : Khi ỉïng sút trong thẹp vỉåüt quạ giåïi hản chy, thẹp coi
nhỉ khäng cn kh nàng lm viãûc bçnh thỉåìng do biãún dảng quạ låïn Ỉ Láúy giåïi hản
chy
σ
c
lm giåïi hản khäng âỉåüc phẹp vỉåüt qua. Màût khạc, khi σ < σ
c
, biãún dảng kãút
cáúu nh nãn ph håüp våïi cạc gi thiãút ca sỉïc bãưn váût liãûu.
Giai âoản 1: Giai âoản ân häưi.
σ < σ
tl
: Dng l thuút ân häưi. E= const
Giai âoản 2: Giai âoản ân häưi-do.
σ
tl
< σ < σ
c
: Dng l thuút ân häưi - do. E ≠ const.
σ = σ
c
: Dng l thuút do. E= 0.
- Hiãûn tỉåüng “thãưm chy”: Chè xy ra åí thẹp cọ hm lỉåüng C% = 0,1÷0,3% . Nãúu
khäng, sau giai âoản ân häưi, âỉåìng cong chuøn ngay sang giai âoản tỉû gia cỉåìng.

10


Âäúi våïi thẹp ny, quy ỉåïc láúy giåïi hản chy tỉång ỉïng våïi biãún dảng ε = 0,2 %.
Biãøu âäư váût liãûu dn cọ dảng nhỉ hçnh 1.3.
2.2.Tênh toạn cáúu kiãûn chëu kẹo:
Tênh theo âiãưu kiãûn bãưn
* Cáúu kiãûn khäng cho phẹp biãún dảng do:
σ =
th
F
N
≤ γ .R (1.1)
F
th
: Diãûn têch tiãút diãûn thu hẻp.

γ
: Hãû säú âiãưu kiãûn lm viãûc.
* Cáúu kiãûn cho phẹp biãún dảng do:
σ =
th
F
N
≤ γ .R
b
/ γ
b
(1.2 )
Våïi: γ
b
= 1,3

2.3.Cạc âàûc trỉng cå hc ch úu ca thẹp
Biãøu âäư kẹo cho tháúy cạc âàûc trỉng cå hc ch úu ca thẹp quy âënh trong quy
phảm ty mạc thẹp, âọ l:
- Môun ân häưi E: Âäü däúc ca âoản thàóng OA. E=
σ
/
ε
= tg
α
. (α: Gọc nghiãng
ca biãøu âäư ân häưi - Thẹp CT
3
E= 2 .10
6
Kg/cm
2
) . Giai âoản t lãû E= const, giai âoản
chy E=0, giai âoản tỉû gia cỉåìng, E ráút nh v E ≈ 0.

-
Giåïi hản t lãû σ
tl
: Giạ trë ỉïng sút giåïi hản váût liãûu lm viãûc theo âënh lût
Hooke.
-Giåïi hản chy σ
c
: Quan trng nháút vç âọ l ỉïng sút låïn nháút cọ thãø cọ trong váût
liãûu m khäng âỉåüc phẹp vüt qua. Khi ỉïng sút trong kãút cáúu âảt σ
c
(Thẹp CT
3
, σ
c
=
2400 Kg/cm
2
), coi nhỉ kãút cáúu âảt trảng thại giåïi hản vãư cỉåìng âäü Ỉ l càn cỉï xạc âënh
cỉåìng âäü tênh toạn ca thẹp.

-
Giåïi hản bãưn σ
b
: Cỉåìng âäü tỉïc thåìi ca thẹp khi bë kẹo âỉït, Âäúi vọi thẹp CT
3
, σ
b

> σ
c
do âọ nọ xạc âënh vng an ton dỉû trỉỵ giỉỵa hai trảng thại lm viãûc v phạ hoải. Âäúi
våïi thẹp khäng cọ thãưm chy,
σ
b
l trë säú giåïi hản ỉïng sút lm viãûc (kãø thãm hãû säú an ton). Âäúi
våïi thẹp cọ thãưm chy nhỉng cho phẹp biãún dảng do cọ thãø láúy ỉïng sút giåïi hản theo
σ
b

(kãø
thãm hãû säú an ton).

- Biãún dảng khi âỉït: Âàûc trỉng cho âäü do v âäü dai ca thẹp. Thẹp CT
3

cọ
ε
b
=20÷25% >> ε
c
= 0,2% chỉïng t thẹp khäng bao giåì bë kẹo âỉït khi cn åí trảng thại do.
Thẹp chè bë phạ hoải khi â chuøn sang dn.
Gii thêch: Nãúu êt C, mng peclit khäng â âãø ngàn cạc hảt ferit trỉåüt. Ngỉåüc lải,
mng peclit dy ln ln ngàn cn khäng cho cạc hảt ferit trỉåüt nãn biãøu âäư s háưu
nhỉ khäng cọ thãưm chy.

11


ξ3.Sỉû lm viãûc ca thẹp chëu nẹn:
Thẹp chëu nẹn bë phạ hoải dỉåïi 2 dảng: Máút kh nàng chëu lỉûc hồûc máút äøn âënh.
- Âäúi våïi máùu ngàõn: (Chiãưu cao máùu l khäng låïn hån 5 âãún 6 láưn so våïi bãư räüng) Sỉû lm
viãûc chëu nẹn khäng khạc máúy so våïi khi chëu kẹo, cng cọ cạc giai âoản ân häưi, chy
v tỉû gia cỉåìng, tỉïc l cọ cng cạc âàûc trỉng cå hc nhỉ : Giåïi hản t lãû σ
tl
, giåïi hản
chy σ
c
,ε
c
,mädun ân häưi E Tuy nhiãn, trong giai âoản tỉû gia cỉåìng khäng xạc âënh
âỉåüc giåïi hản bãưn σ
b
vç thẹp khäng bë kẹo âỉït m bë phçnh ra v tiãúp tủc chëu âỉåüc ti
trng låïn Ỉ Thẹp bë phạ hoải l do biãún dảng låïn.
- Âäúi våïi máùu di: Thỉåìng thẹp máút kh nàng chëu lỉûc ch úu l do máút äøn âënh.
3.1.Hiãûn tỉåüng máút äøn âënh:
Xẹt thanh thàóng chëu tạc dủng lỉûc nẹn âụng tám P.
- Khi P cn nh, dỉåïi tạc dủng ca lỉûc ngáùu nhiãn H, thanh lãûch khi vë trê ban
âáưu (lỉûc P váùn âụng tám), thäi tạc dủng H, thanh tråí vãư trảng thại ban âáưu Ỉ thanh åí
trảng thại cán bàòng äøn âënh.
- Khi P âảt giạ trë giåïi hản P
th
, dỉåïi tạc dủng ca H ngáùu nhiãn d nh khi thäi
tạc dủng, thanh khäng thãø tråí vãư trảng thại ban âáưu Ỉ Thanh â bë máút äøn âënh.


Hçnh 1.4: Hiãûn tỉåüng máút äøn âënh.






3.2.Tênh toạn äøn âënh thanh chëu nẹn:
-
Hiãûn tỉåüng
:
Khi lỉûc nẹn P = P
th
, thanh khäng cn thàóng m bë ún cong trong
màût phàóng cọ âäü cỉïng nh nháút. Sau âọ d tàng P lãn ráút êt thanh váùn bë cong nhanh v
máút kh nàng chëu lỉûc
.
Âäúi våïi thanh chëu nẹn, tênh toạn äøn âënh l xạc âënh P
th
, tỉì âọ
tçm ra σ
th
.
-Âiãưu kiãûn thanh äøn âënh: σ < σ
tl
.

1.Cäng thỉïc Euler:
Xạc âënh P
th
cho thanh ân häưi chëu nẹn 2 âáưu liãn kãút khåïp l :
P
th
=
2
0
min
2
l
EJ
π
(1.3)
E: Mädun ân häưi ca váût liãûu.
J
min
: Mämen quạn tinh nh nháút ca tiãút diãûn.
l
o
: Chiãưu di tênh tọan ca thanh. l
o
=
µ
.l (1.4 )

12


µ
: Hãû säú phủ thüc hçnh thỉïc liãn kãút 2 âáưu thanh.







Hçnh 1.5: Hãû säú µ theo dảng liãn kãút 2 âáưu thanh nẹn

ỈÏng sút tåïi hản: σ
th
=
ng
th
F
P
=
ng
Fl
EJ
2
0
min
2
π

Cọ: r
min
=
ng
F
J
min
(1.5) :Bạn kênh quạn tênh tiãút diãûn
λ =
min
0
r
l
(1.6) : Âäü mnh ca cáúu kiãûn
→ σ
th
=
2
2
λ
π
E
(1.7)
-Nháûn xẹt: * σ
th
phủ thüc âäü mnh λ v E (âàûc trỉng cå hc váût liãûu) m khäng
phủ thüc ngoải lỉûc tạc dủng.
* Thanh cọ r
min
cng låïn,
σ
th
cng låïn tỉïc kh nàng chëu lỉûc ca thanh
cng cao. Ỉ Cng diãûn têch thẹp, tiãút diãûn cọ bạn kênh quạn tênh r låïn nháút l hçnh thỉïc
tiãút diãûn håüp l nháút.

Chỉïng minh cäng thỉïc Euler:
B qua trng lỉåüng bn thán thanh, mämen tiãút diãûn x khi thanh máút äøn âënh:
M
x
= P
th
.y. Gi thiãút khi máút äøn âënh thẹp cn lm viãûc ân häưi (E= const) phỉång trçnh vi phán
gáưn âụng ca âỉåìng ân häưi thanh chëu nẹn l:
y’’(x)= -
min
.JE
M
X
= -
min
.
)(.
JE
xyP
th
hay y’’(x)+
min
.
)(.
JE
xyP
th
= 0
Âàût α
2
=
min
.JE
P
th

Ỉ y’’(x)+
α
2
.y (x) = 0
Nghiãûm täøng quạt phỉång trçnh:
y(x) = Asin
α
x +Bcos
α
x.
Âiãưu kiãûn biãn: x=0, y=0
Ỉ
B=0; x=l, y=0
Ỉ
Asin
α
=0. A
≠
0 (Vç nãúu A=0 thç ln cọ
y(x)=0 trại gii thiãút ban âáưu thanh â máút äøn âënh (y(x)
≠
0)
Ỉ
sin
α
l = 0
Ỉ
α
= n.
π
/ l. So sạnh cäng thỉïc
α
2
Ỉ P
th
=
2
min
22

l
JEn
π
.
Khi thanh máút äøn âënh, chè cáưn P
th
âảt trë säú nh nháút n=1Ỉ P
th
=
2
min
2

l
JE
π
.
2.Cäng thỉïc Euler måí räüng:

13


- Cäng thỉïc (1.3) (1.7) chè âụng khi thanh lm viãûc trong miãưn ân häưi
σ
th
<
σ
tl

:
E= const.
Âäúi våïi thẹp CT
3

: σ
th
=
2
2
λ
π
E
< σ
tl
= 2000 Kg/cm
2
Ỉ λ ≥ π .
tl
E
σ
=105.
Khi thanh cọ λ < 105: trỉåïc khi máút äøn âënh â cọ mäüt pháưn váût liãûu chuøn sang
lm viãûc åí giai âoản do. E= dσ/dε
Ỉ Cäng thỉïc Euler måí räüng:

σ
th
=
2
2
λ
π
q
E
(1.8 )
Våïi: E
q

=
J
EJEJ
21
+
(1.9 )
E
q
: Mäâun ân häưi quy ỉåïc.
E, E
d
: Mädun ân häưi v mäâun biãún dảng do
J
1
, J
2
: Mämen quạn tênh ca pháưn tiãút diãûn lm viãûc ân häưi v pháưn tiãút diãûn
biãún dảng do.
J: Mämen quạn tênh ca c tiãút diãûn.

Chỉïng minh E
q
:
Mämen M =
∫
+
1

11
F
dFy
σ
∫
2
22
F
dFy
σ
Våïi σ
1
=
P
yE
1
.
; σ
2
=
P
yE
d 2
.
;
M =
∫
1

1
2
F
dFy
P
E
+
∫
2
.
2
2
F
d
dFy
P
E


Ỉ M=
E; E
d
: gi sỉí l hàòng säú
P
JE
1
.
+
P
JE
d 2
.
=
P
JE
q
.
hay E
q

=
J
EJEJ
21
+

- Thỉûc tãú thanh nẹn dc trủc ln chëu cạc tạc nhán gáy ún (âäü lãûch tám ngáùu
nhiãn, âäü cong ban âáưu ) do âọ khäng cọ nẹn dc trủc hon ton m phi kãø âãún âäü
lãûch tám nh, âàûc trỉng båíi hãû säú ún dc: ϕ =
c
th
σ
σ
(1.10)
Nãúu láúy cỉåìng âäü tênh toạn ca thẹp R= σ
c

Ỉ σ
th
= ϕ.R
Màût khạc: σ
th
=
2
2
λ
π
E


Ỉ

2
2
.
λ
π
ϕ
R
E
=

(1.11)


Nãn
ϕ
phủ thüc mạc thẹp v âäü mnh cáúu kiãûn (λ):
ϕ
= f (
λ
)Ỉ Tra phủ lủc I.2
3.Tênh toạn thanh chëu nẹn:
Phi tênh c 2 âiãưu kiãûn:

14


- Âiãưu kiãûn bãưn: σ =
th
F
N
≤ R

(1.12)
F
th
:Diãûn têch tiãút diãûn thu hẻp
- Âiãưu kiãûn äøn âënh: σ =
ng
F
N
≤ ϕ.R (1.13)
F
ng
: Diãûn têch tiãút diãûn ngun

Gii thêch: Såí dé tênh äøn âënh âỉåüc láúy F
ng
, b qua gim úu vç sỉû gim úu củc bäü trãn
màût càõt ngang chè nh hỉåíng âãún âäü bãưn m khäng nh hỉåíng nhiãưu âãún âäü äøn âënh

ξ4.Sỉû lm viãûc ca thẹp chëu ún:
4.1.Sỉû lm viãûc ca cáúu kiãûn chëu ún:









Hçnh 1.6: Sỉû lm viãûc ca cáúu kiãûn chëu ún
1. Trong giai âoản ân häưi:
- Khi P nh, biãøu âäư ỉïng sút dảng tam giạc. Cạc thnh pháưn näüi lỉûc M sinh ra
ỉïng sút phạp σ v Q sinh ra ỉïng sút tiãúp τ .
- Âiãưu kiãûn bãưn ca dáưm chëu ún trong giai âoản ân häưi :
σ =
th
W
M
≤ γ .R (1.14)

c
R
bJ
SQ
.
.
.
γτ
≤=
(1.15)
M, Q: Mämen v lỉûc càõt do ti trng tênh tọan
W
th
: Mämen khạng ún ca tiãút diãûn gim úu
S : Mämen ténh ca pháưn tiãút diãûn ngun trỉåüt âäúi våïi trủc trung ha
b : Bãư räüng cáúu kiãûn

- Khi P låïn, mämen tàng, ỉïng sút σ tàng theo, khi cạc thåï biãn âảt giåïi hản chy
σ
=
σ
c
, giai âon ân häưi kãút thục (I).
M
gh
âh
=
σ
c
.W
th
(1.16)
2. Trong giai âoản cọ biãún dảng do:
-Tiãúp tủc tàng P, do tênh cháút “thãưm chy” nãn d biãún dảng tàng, ỉïng sút cạc
thåï biãn váùn khäng tàng, chè cọ ỉïng sút cạc thåï bãn trong tiãúp tủc tàng v âảt giåïi hản
chy, vng do lan dáưn vo cạc thåï trong. Khi ton bäü tiãút diãûn âảt giåïi hản chy σ = σ
c

, biãøu âäư ỉïng sút cọ dảng hçnh chỉỵ nháût (II). Tải tiãút diãûn âàût lỉûc P xút hiãûn “khåïp

15


do” lm hai pháưn dáưm cọ thãø xoay âỉåüc. ÅÍ trảng thại ny, ton bäü tiãút diãûn dáưm lm
viãûc trong giåïi hản do. Mämen âảt giạ trë giåïi hản v khäng tàng âỉåüc nỉỵa, dáưm bë
phạ hoải.
M
gh
â
= σ
c
. = σ
∫
F
dFy.
c
. W
d
(1.17)

- Âiãưu kiãûn bãưn ca dáưm chëu ún cọ xẹt âãún biãún dảng do l :
σ =
d
W
M
≤ γ .R (1.18)
W
d
= S
t
+ S
d
: Mämen khạng ún do.
S
t
, S
d
: Mämen ténh ca pháưn trãn, dỉåïi âäúi våïi trủc trung ha ca tiãút diãûn.
* Tiãút diãûn hçnh chỉỵ nháût:

dh
gh
d
gh
M
M
=
W
W
c
dc
.
.
σ
σ
=
6/.
4/.
2
2
hb
hb
= 1,5 Ỉ W
d
= 1,5 W
* Tiãút diãûn chỉỵ I, [ : W
d
= (1,12 ÷ 1,13) W
Ỉ Kh nàng chëu ún khi hçnh thnh khåïp do låïn hån khi lm viãûc ân häưi.
- Âiãưu kiãûn cho phẹp kãø âãún biãún dảng do:
* Dáưm phi âm bo âiãưu kiãûn äøn âënh täøng thãø.
* Ti trng tạc dủng l ti trng ténh
* Tải vë trê M
max
(xút hiãûn khåïp do) cọ ỉïng sút tiãúp τ ≤ 0,3.R
Nãn sỉí dủng viãûc tênh khåïp do åí dáưm liãn tủc.

- Nãúu trãn tiãút diãûn dáưm cọ c ỉïng sút phạp σ v ỉïng sút tiãúp τ âäưng thåìi tạc
dủng thç tiãút diãûn s nhanh chọng âảt giåïi hản chy khi:
σ
tâ

=
22
3
τσ
+

= σ
c
Biãøu âäư ỉïng sút cọ dảng hçnh cong. Sỉû chy khäng chè bàõt âáưu tỉì cạc thåï biãn
khi σ = σ
c
m cọ thãø bàõt âáưu tỉì cạc thåï bãn trong khi τ =
3
c
σ

(ỉïng sút chy khi trỉåüt
thưn tụy).
Quy phảm cho phẹp tênh gáưn âụng cáúu kiãûn chëu ún âäưng thåìi våïi chëu càõt cọ
kãø âãún biãún dảng do theo cäng thỉïc: :
σ
tâ

=
22
3
τσ
+
≤ 1,15. γ .R (1.19)
Âäúi våïi tiãút diãûn chỉỵ I, hiãûn tỉåüng chy cọ thãø xy ra trỉåïc tiãn åí chäù näúi giỉỵa
bn bủng v bn cạnh vç cọ σ v τ låïn nãn kiãøm tra theo (1.19)


4.2.Tênh toạn cáúu kiãûn chëu ún:
- Tênh theo âiãưu kiãûn cỉåìng âäü: σ =
th
W
M
≤ γ .R (1.14)
τ =
δ
.
.
J
SQ
≤ γ .R
C
(1.15)
- Tênh theo âiãưu kiãûn biãún dảng: f ≤ [ f ] (1.20)


16


f: Biãún dảng do ti trng tiãu chøn gáy ra trong cáúu kiãûn.
[f]: Biãún dảng giåïi hản. Tra phủ lủc I.3.

ξ5.Phạ hoải dn:
Sỉû phạ hoải ca thẹp khi lm viãûc cọ 2 loải:
- Phạ hoải do: Phạ hoải khi biãún dảng låïn, xy ra do sỉû trỉåüt ca cạc phán tỉí khi
ngoải lỉûc tạc dủng låïn hån lỉûc chäúng trỉåüt giỉỵa chụng.
- Phạ hoải dn: Phạ hoải khi biãún dảng cn nh, âäüt ngäüt v km theo vãút nỉït do cạc
phán tỉí tạch råìi nhau khi lỉûc tỉång tạc giỉỵa chụng máút âi Ỉ Nguy hiãøm hån nhiãưu so
våïi phạ hoải dn.
- Thẹp ln cọ lỉûc chäúng trỉåüt nh hån lỉûc kẹo âỉït nãn bçnh thỉåìng thẹp chè cọ thãø
bë phạ hoải do (máút kh nàng chëu lỉûc do biãún dảng quạ låïn). Trong nhỉỵng âiãư
u kiãûn
âàûc biãût (thẹp bë lo họa,biãún cỉïng, chëu ỉïng sút củc bäü, chëu ti trng làûp ) thẹp måïi
bë phạ hoải dn (âỉït gy, sủp âäø ) ráút nguy hiãøm:
5.1.Hiãûn tỉåüng cỉïng ngüi:
-Kẹo mäüt máùu thẹp âãún giai âoản
do, b ti, thẹp cọ biãún dảng dỉ
ε
b
. Gia
ti láưn thỉï hai, thẹp láûp lải theo âỉåìng
gim ti láưn thỉï nháút, thãưm chy ca thẹp
do âọ gim âi. Nãúu láưn âáưu kẹo thẹp âãún
quạ biãún dảng do thç nhỉỵng láưn chëu ti
sau, thẹp lm viãûc háưu nhỉ trong giai
âoản ân häưi, giåïi hản ân häưi tàng,
nhỉng biãún dảng phạ hoải gim âi ráút
nhiãưu.
- Váûy sau khi thẹp bë biãún dảng do åí
t
o
thỉåìng, khi chëu lỉûc tråí lải tråí nãn cỉïng
hån, giåïi hản ân häưi cao hån nhỉng biãún
dảng khi phạ hoải lải tháúp hån, thẹp â chuøn sang dn. Hiãûn tỉåüng tàng giåïi hản ân
häưi do bë biãún dảng do trỉåïc gi l hiãûn tỉåüng “cỉïng ngüi”. Nọ lm tàng cỉåìng âäü ca
thẹp nhỉng lm thẹp dn khäng cọ låüi cho kãút cáúu thẹp. Vê dủ: ún ngüi cáúu kiãûn, càõt
mạy, âäüt läù Ỉ Cáưn chụ hản chãú cạc ngun nhán gáy cỉïng ngüi thẹp khi chãú tảo.
Gii thêch: Sau khi thẹp lm viãûc åí ngoi giåïi hản ân häưi, khi khäng chëu lỉûc
nỉỵa s cọ biãún dảng dỉ lm gim biãún dảng khi thẹp chëu lỉûc lải v thẹp tråí nãn dn.
Tuy nhiãn, cọ trỉåìng håüp khi gim biãún dảng lục phạ hoải khäng quan trng làõm, cọ
thãø låüi dủng hiãûn tỉåüng ny âãø tàng cỉåìng âäü thẹp : Kẹo ngüi thẹp âãø lm cäút thẹp
cho cáúu kiãûn BTCT
Hçnh 1.7: Hiãûn tỉåüng cỉïng ngüi ca thẹp

17


5.2.Hiãûn tỉåüng gi thẹp:
- Láúy hai máùu thẹp sn xút cng
mäüt m, máùu thỉï nháút kẹo ngay (I), máùu
thỉï hai âãø vi chủc nàm sau måïi kẹo
(II), thç máùu thỉï hai s cọ giåïi hản chy
(cỉåìng âäü) cao hån nhỉng âäü do tháúp
hån máùu thỉï nháút Ỉ Máùu thỉï hai â
chuøn sang dn. Hiãûn tỉåüng cỉåìng âäü
thẹp tàng lãn theo thåìi gian nhỉng âäü
biãún dảng v dai gim âi gi l hiãûn
tỉåüng “gi thẹp “.

Gii thêch: Khi sn xút trong hảt ferit
cn láùn tảp cháút, qua thåìi gian, tảp cháút
tạch khi hảt ferit v lm âáưy mng peclit
khiãún cho thẹp cọ cỉåìng âäü tàng nhỉng biãún dảng lải gim âi. Khi tênh toạn khäng âüc kãø âãún
sỉû tàng cỉåìng âäü do gi thẹp vç bãn cảnh tạc dủng tàng cỉåìng âäü, nọ cn lm thẹp dn.
Hçnh 1.8: Hiãûn gi ca thẹp
5.3.Hiãûn tỉåüng chëu ỉïng sút phán bäú khäng âãưu
- Khi thẹp chëu ti, nãúu tiãút diãûn khäng cọ khuút táût ỉïng sút trong tiãút diãûn s
phán bäú âãưu. Nãúu thẹp cọ khuút táût (bë khọet läù,càõt rnh ) thç ỉïng sút trãn tiãút diãûn
phán bäú khäng âãưu, xung quanh mẹp chäù khuút s cọ ỉïng sút táûp trung. Tải âọ,
âỉåìng lỉûc (qu âảo ỉïng sút chênh) táûp trung (thãø hiãûn ỉïng sút tàng ) v ún cong (chỉïng
t ỉïng sút theo hai phỉång σ
1
, σ
2
).


Hçnh 1.9: Sỉû táûp trung ỉïng sút do läù khọet, ràơnh càõt









- Mỉïc âäü táûp trung ỉïng sút âàûc trỉng båíi hãû säú táûp trung ỉïng sút:
k =
0
max
σ
σ
(1.21)

σ
max
: ỉïng sút låïn nháút åí mẹp läù.

σ
0
:ỉïng sút trung bçnh khi thanh khäng bë khọet läù.

18


- Å trảng thại ỉïng sút phàóng, khi cọ ỉïng sút hai phỉång
σ
1
,
σ
2
cng dáúu,
giåïi hản t lãû tàng , thẹp khäng cn “thãưm chy”, biãún dảng khi phạ hoải gim nhiãưu
ỈThẹp tråí nãn dn.
- Hiãûn tỉåüng ny khäng phủ thüc ti trng, chè phủ thüc hçnh thỉïc tiãút diãûn
Ỉ khi thiãút kãú, cáưn hản chãú täúi âa cạc läù khoẹt, khe rnh cọ ỉïng sút táûp trung dãù hçnh
thnh phạt triãøn khe nỉït dáùn âãún kãút cáúu cọ thãø bë phạ hoải âäüt ngäüt khi biãún dảng nh
Ỉ phạ hoải dn.
- Thỉåìng âäúi våïi kãút cáúu chëu ti trng ténh, êt chëu nh hỉåíng sỉû táûp trung ỉïng
sút do khi biãún dảng do, ỉïng sút củc bäü lải âỉåüc phán bäú
âãưu trãn tiãút diãûn Ỉ b
qua ỉïng sút củc bäü khi tênh toạn kãút cáúu chëu ti trng ténh. Âäúi våïi kãút cáúu chëu ti
trng âäüng, sỉû táûp trung ỉïng sút ráút nguy hiãøm vç dãù lm thẹp bë phạ hoải dn. Âạnh
giạ båíi âäü dai xung kêch (thãø hiãûn mỉïc âäü thẹp dãù bë phạ hoải dn dỉåïi nh hỉåíng ỉïng
sút táûp trung)

Gii thêch: Dỉûa vo l thuút ỉïng sút tiãúp.Sỉû chy ca thẹp ch úu do trỉåüt dỉåïi tạc dủng
ỉïng sút tiãúp. ÅÍ trảng thại ỉïng sút phàóng, ỉïng sút tiãúp låïn nháút s l:
τ
=
2
21
σσ
−
(1.22).
Khi
σ
1
,
σ
2
cng dáúu v cọ trë säú âãưu låïn,
τ
s nh, váût liãûu s khọ trỉåüt hån (biãún dảng gim)
trong khi
σ
1
ráút låïn do ỉïng sút táûp trung cọ thãø âảt
σ
c

Ỉ
Thẹp bë phạ hoải khi biãún dảng nh
Ỉ

Phạ hoải dn. Khi
σ
1
=
σ
2
,
τ
= 0, sỉû chy khäng xy ra, thẹp bë âỉït dn.


5.4.Thẹp chëu ti trng làûp:

1.
Ti trng làûp
:
L ti trng cọ chiãưu cng nhỉ trë säú thay âäøi nhiãưu láưn. Khi chëu ti
trng làûp thẹp cọ thãø bë phạ hoải åí ỉïng sút tháúp hån giåïi hản chy
σ
c
(do ti trng
ténh), phạ hoải âäüt ngäüt khi biãún dảng cn ráút nh, km theo vãút nỉït Ỉ Thẹp “bë mi” v
bë phạ hoải dn. Vê dủ: Giọ tạc dủng vo cäüt thẹp cao, hoảt âäüng ca cáưu chảy gáy ra
lỉûc cháún âäüng tạc dủng lãn dáưm

Hçnh 1.10: Cạc âàûc trỉng biãún âäøi ỉïng sút





2.
ỈÏng sút phạ hoải khi chëu ti trng làûp
:
Gi l cỉåìng âäü mi hay cỉåìng âäü
cháún âäüng
σ
câ
.
σ
câ
phủ thüc 3 úu täú ch úu:
- Loải ti trng: Mỉïc âäü thay âäøi ti trng âàûc trỉng båïi hãû säú:
ρ =
max
min
σ
σ
(1.23 )
* Khi
ρ
cọ giạ trë tỉì 0 ÷ +1Ỉ
σ
câ
=
σ
c
* Khi ρ cọ giạ trë -1Ỉ σ
câ
= 0,4.
σ
b
hay 0,75.
σ
c

19


- Säú láưn cháún âäüng: cng låïn thç
σ
câ
cng gim v äøn âënh khi säú láưn làûp âảt trãn
2.10
6
láưn.
- Trảng thại bãư màût ngoi ca cáúu kiãûn: Tải vë trê khuút táût (khe, rnh ,läù ) s cọ táûp
trung ỉïng sút, khi chëu cháún âäüng s hçnh thnh v phạt triãøn khe nỉït lm kãút cáúu bë
phạ hoải âäüt ngäüt do ỉïng sút cháún âäüng
σ
câ
chè cn 0,17.
σ
c
Ỉ Ráút nguy hiãøm cáưn chụ
phng trạnh.

Ỉ Âäúi våïi kãút cáúu chëu ti trng cháún âäüng phi dng hãû säú
γ
<1 âãø gim cỉåìng
âäü tênh toạn.
Gèai thêch thãm:
Cäng thỉïc:
σ
câ
âỉåüc tênh theo cäng thỉïc:

σ
câ
=
γ
.
σ
c
Våïi:
γ
=
max
min
1
σ
σ
⋅−ba
≤
1 (Thẹp CT
3
a=1; b=0,5 )
5.5.Thẹp chëu chëu nh hỉåíng ca nhiãût âäü:
Nhiãût âäü nh hỉåíng låïn âãún tênh cháút cå hc ca thẹp.
Khi t
0
=300-350
0
C: thẹp cọ nhiãưu hảt to v tråí nãn dn Ỉ Khäng nãn âãø thẹp chëu
va chảm xung kêch. Tiãúp tủc tàng nhiãût âäü thç tênh cháút âọ thay âäøi, âäü do tàng lãn
nhỉng giåïi hản chy gim nhanh (cỉåìng âäü gim).
ÅÍ nhiãût âäü 600-650
0
C: giåïi hản chy ca thẹp ≈ 0 Ỉ Thẹp khäng cn kh nàng
chëu lỉûc.
Khi nhiãût âäü dỉåïi 0
0
C: cỉåìng âäü thẹp cọ tàng âäi chụt nhỉng thẹp tråí nãn dn.
Dỉåïi -10
0
C: tênh do ca thẹp gim r rãût, âãún -45
0
C, thẹp ráút dn v dãù nỉït
.
ξ6.Quy cạch thẹp dng trong xáy dỉûng
Thẹp dng trong xáy dỉûng cọ 2 loải ch úu: Thẹp hçnh v thẹp bn
6.1.Thẹp hçnh:
1.Thẹp gọc:











Cọ 2 loải:

Hçnh 1.11: Thẹp gọc v sỉí dủng
Hç h 1 12 Th ï ï ì ï d
- Thẹp gọc âãưu cảnh: K hiãûu B×d (mm) (B: bãư räüng cạnh, d: bãư dy cạnh)
Gäưm 67 loải,bẹ nháút L20×3, låïn nháút L250×20

20

Xem chi tiết: Kết cấu thép trong xây dựng - Chương 1