ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP PGS.TS TRẦN QUANG HƯNG Đà Nẵng, 2017 Trần Quang Hưng – Bài giảng KẾT CẤU THÉP Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ KẾT CẤU THÉP DÙNG TRONG XÂY DỰNG SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KẾT CẤU THÉP Vật liệu thép phát từ xa xưa mốc son trình tiến hóa loài người Những ứng dụng thép đời sống đại liệt kê số kiện lớn sau đây: - Năm 1750: Công nghiệp hóa ngành luyện thép - Năm 1799: Cầu gang thiết kế Abraham Darby Kết cấu dạng vòm bắc qua sông Serven nước Anh với nhịp 31m - Năm 1801: Kết cấu khung thép thử nghiệm Anh - Năm 1881: Phát minh que hàn điện để liên kết - Năm 1889: Xây dựng tháp Eiffel cao khoảng 300m - Năm 1931: Xây dựng tòa nhà Empire New York, kết cấu khung cao 380m Cũng thời gian này, người ta bắt đầu sử dụng dây thép kéo nguội với cường độ lên đến 1500N/mm2 để xây dựng cầu George Washington nhịp 1067m - Năm 1973: Xây dựng tòa tháp đôi WTC New York cao 410m (110 tầng) - Năm 1974: Tòa nhà Sears Tower Chicago 109 tầng cao tổng cộng 442m - Năm 1981: cầu treo Humber Hull, Anh có nhịp dài 1410m Trong năm gần đây, nhờ vào tiến vượt bậc ngành sản xuất, tính toán thi công kết cấu thép, hàng loạt công trình độc đáo quy mô lớn tháp có chiều cao không tưởng xây dựng nước giới Trung Quốc, Đài Loan, nước Trung Đông, … NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP - Yêu cầu độ bền ổn định: Kết cấu phải chịu tác dụng tất loại tải trọng tác động trình thi công sử dụng (không bị sụp đổ) Đây yêu cầu thiết kế - Yêu cầu tính hữu dụng: kết cấu phải thỏa mãn yêu cầu sử dụng đặt trước thiết kế, chẳng hạn yêu cầu giới hạn độ võng xà ngang, giới hạn độ rung động chịu tải động Đây yêu cầu thứ hai thiết kế - Một số yêu cầu khác: chống ăn mòn, dễ thi công bảo dưỡng, sửa chữa Bài giảng chủ yếu dựa tiêu chuẩn Việt Nam kết thiết kế cấu thép TCVN 5575: 2012, có tham khảo thêm tiêu chuẩn Eurocode 3 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA THÉP - Thép “HỖN HỢP” sắt (Fe) cacbon (C), sắt chiếm đa số Ngoài có số tạp chất khác có tỉ lệ không đáng kể oxy (O), phốt (P), silic (Si) - Quá trình luyện thép: Quặng sắt (Fe2O3, Fe3O4)  Gang (92÷96% Fe, 3÷4% C 1÷4% tạp chất): sản phẩm quặng sắt than cốc nung lò cao  Thép : khử bớt C tạp chất Gang - Thép cacbon thép có hàm lượng cacbon 1,7%, thành phần hợp kim khác Thép cacbon phân thành thép cacbon thấp (% C