TrườngưđạiưhọcưXâyưdựngư Bài Giảng chuyên đề Giám sát thi công quản lý chất lợng kết cấu thép giáo viên phụ trách GS TS phạm văn hội Trờng đại học xây dựng Hà Nội - 5/2009ư I Vật liệu thép làm kết cấu xây dựng Trên thị trờng gặp nhiều loại thép đợc sản xuất Việt nam, Nga, Liên Xô cũ, Mỹ, Tây Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc Việc quan trọng phải nắm vững tên thép, xuất xứ, số tính kỹ thuật so sánh với số loại thông dụng Thép Việt Nam: Việt Nam sản xuất làm theo TC Việt Nam 1.1 Thép cacbon: thành phần sắt (Fe) cacbon (C), lợng cacbon dới 1,7% Thép XD có hàm lợng cacbon dới 0,22% : mềm, dẻo, dễ hàn, uốn, cắt Chia làm cấp, từ CT1 đến CT7; thép thờng dùng cho kết cấu CT3 Theo TCVN 1765-75, có mác CT34, CT38, CT42 Chữ CT ký hiệu thép cacbon thông thờng, hai số sau giới hạn bền tối thiểu kéo, tính kG lực/mm2 Căn theo yêu cầu sử dụng, chia làm nhóm: nhóm A, thoả mãn tính học yêu cầu; nhóm B đảm bảo thành phần hoá học quy định, nhóm C phải thoả mãn tính học thành phần hoá học Các kết cấu XD phải dễ gia công (hàn, cắt, uốn), phải đảm bảo chịu lực điều kiện khắc nghiệt, chúng thuộc nhóm C; phổ biến CCT34, CCT38, CCT42 Chữ cuối tên thép khử ô-xy công nghệ rót thép lỏng từ lò luyện vào khuôn để nguội đến kết tinh Có công nghệ lắng nguội tơng ứng với loại thép nh sau: - thép sôi: thép lỏng tự nguội khuôn Khi nguội bốc nhiều bọt khí ô-xy, cácboníc, nguội nhanh khí không kịp thoát ra, tạo thành bọt rỗng thép nên gọi thép sôI; Có cấu trúc đồng nhất, tiết diện kim loại bị thu hẹp so với danh nghĩa; chất lợng không tốt, dễ bị phá hoại dòn - thép lặng (tĩnh): bốc cuồn cuộn trình nguội lặng, có thêm vào chất khử ô-xy nh si-líc, nhôm, măngan Những chất làm trình nguội chậm lại, ô-xy tạp chất phi kim lại khác đợc khử hoàn toàn, đồng thời tạo thành lớp xỉ mặt thép Phần dới lớp xỉ, thép đồng nhất, khó bị phá hoại dòn, chịu lực động tốt Thép lặng tốt đắt thép sôi, đợc dùng công trình quan trọng - thép nửa lặng: bổ sung chất làm nguội chậm, ô-xy không đ ợc khử hoàn toàn; chất lợng giá thành trung gian thép tĩnh thép sôi Thép sôi có thêm chữ s sau số độ bền, thép nửa lặng có thêm chữ n, chữ thêm thép lặng Nhằm nâng cao tính bền, dẻo dai thép nửa lặng, thêm Mn(o,81,1%) vào thép, sau chữ n, có thêm chữ Mn; ví dụ CCT38nMn2 Các nhà máy VN, chủ yếu sản xuất loại thép này; chúng tơng đơng với thép CT2, CT3 Liên xô cũ Bảng 1: Một số tính học thép cacbon thấp theo TCVN 1765-85 Mác thép CT34s CT34n CT34 CT38s CT38n CT38 CT38Mn CT42s CT42n CT42 CT51n CT51 CT52Mn Độ bền kéo, N/mm2 330 - 420 340 - 440 Giới hạn chảy tối thiểu, N/mm2 Độ dãn dài kéo đứt, %, t ơng ứng với bề dày, mm t ơng ứng với bề dày, mm đến 20 20 - 40 40 - 100 đến 20 20 - 40 40 - 100 220 210 200 32 32 30 230 220 200 32 31 29 370 - 470 380 - 490 240 250 230 240 220 230 27 26 26 25 24 23 380 - 500 410 - 520 420 - 540 250 260 270 240 250 260 230 240 250 26 25 24 25 24 23 23 22 21 510 - 640 290 280 270 20 19 17 460 - 600 290 280 270 20 19 17 1.2 Thép cacbon dùng XD theo TCVN 5709-1993: XCT34, XCT38, XCT42,XCT52 So với thép CT tơng ứng loại thép thoả mãn tính học, nhng yêu cầu thành phần hoá học không chặt chẽ bằng; cần thoả mãn yêu cầu số thành phần nh: hàm lợng cácbon C không 0,22%; P S chất có hại, hạn chế dới 0,05% thép XCT dễ sản xuất mà đủ chất lợng để làm kết cấu XD Mọi sản phẩm thép cán nóng nh thép thanh, thép hình, thép kết cấu thép hàn đợc sản xuất từ mác thép Bảng 2: Một số tính học thép cácbon thấp dùng XD theo TCVN 5709-1993 Mác thép Độ bền kéo, N/mm2 XCT34 XCT38 XCT42 XCT52 340 - 440 380 - 500 420 - 520 520 - 620 Giới hạn chảy tối thiểu, N/mm2 t ơng ứng với bề dày, mm đến 20 20 - 40 40 - 100 220 240 260 360 210 230 250 360 200 220 240 350 Độ dãn dài kéo đứt, %, t ơng ứng với bề dày, mm đến 20 20 - 40 40 100 32 31 29 26 25 23 23 23 22 22 22 21 1.3 Thép hợp kim thấp: thép có thêm lợng kim loại khác để tăng cờng tính học độ bền chống gỉ; hàm lợng kim loại khác có tỉ lệ không 2,5% TCVN 3104-79 có mác 09Mn2, 14Mn2, 16MnSi, 09Mn2Si, 10Mn2Si, 10CrSiNiCu Hai số đầu hàm lợng phần vạn cacbon C hỗn hợp; chữ kí hiệu nguyên tố kim loại có hỗn hợp, số sau chữ hàm lợng từ 1% trở lên, nguyên tố có hàm lợng cao ghi trớc, hàm lợng thấp ghi sau So với thép cácbon thấp thép hợp kim thấp có cờng độ cao 40-100% nên tiết kiệm đợc kim loại sử dụng Dùng thép hợp kim thấp phơng hờng phát triển kết cấu nhiều nớc tiên tiến giới, nhng nớc ta cha thể ta cha thể SX đợc thép hợp kim thấp với số lợng nhiều 1.4 Thép cácbon kết cấu chất lợng tốt: đợc luyện lò bằng, lò quay thổi ô-xy lò điện, chủ yếu dùng cho ngành khí, cong trình anten, số chi tiết nhà máy luyện kim Để gia công sản phẩm, phải dùng áp lực dao cắt gọt Một số sản phẩm thép cán nh thép ống, thép rộng đợc chế tạo từ loại thép này, chủ yếu mác C15, C20 Chữ C thép cacbon kết cấu chất lợng tốt, số hàm lợng trung bình cacbon, theo phần vạn Thép có tăng cờng hàm lợng Măngan có thêm chữ Mn tên gọi; ví dụ C15Mn, C20Mn Thép có độ bền cao thép có hàm lợng măngan thông thờng, nhng độ dẻo độ dai thấp Thép Liên Xô cũ thép Nga: đợc dùng TC thiết kế VN, nh TC thiết kế kết cấu thép cũ 5575-91 2.1 Thép cacbon thấp: dùng làm kết cấu gồm mác BCT3kn, BCT3nc, BCT3cn chứa hàm lọng cacbon 0,14-0,22% Chữ B có nghĩa thuộc nhóm thứ ba, phải thoả mãn yêu cầu tính lẫn thành phần hoá học, tơng tự nh nhóm C thép VN Theo quy định, thép kết cấu dùng nhóm này; chữ kn - sôi, cn - lặng, nc - nửa lặng; cuối số hạng thép từ đến để sử dụng trờng hợp riêng (khi có nhiệt độ thấp, có va chạm lớn, thờng xuyên) Trong XD thờng dùng BCT3kn-2, thép sôi hạng 2; BCT3nc-6, thép nửa lặnghạng 6; BCT3cn-5, thép lặng hạng 2.2 Thép hợp kim thấp: Dùng thông dụng XD mác 142, 092C, 102C, 15XC, 10XC có ý nghĩa giống nh thép VN: hai số đầu phần vạn hàm lợng cacbon; chữ tên kim loại có hợp kim (- măngan, Xcrôm, C- silíc, - đồng ), số đứng sau tên nguyên tố tỷ lệ phần trăm kim loại lớn 1%; ví dụ thép 092C hỗn hợp có 9/10000 cácbon, từ đến 2% măngan dới 1% silíc Trong loại thép nêu loại trớc dùng cho kết cấu nhà, loại sau dùng cho cầu 2.3 Thép cacbon kết cấu chất lợng tốt: áp dụng cho kết cấu chịu tải trọng lớn, điều kiện làm việc nặng nề Trong XD dùng thép mác 18 (tơng đơng C20 VN) dùng 18 (có thêm măngan); ghi kèm theo công nghệ lắng tên gọi, ví dụ 18kn, 18nc Thép Trung Quốc 3.1 Thép cacbon: Theo Tiêu chuẩn GB699-88, thép cacbon có tới 30 loại, loại 20, 25 đợc gọi thép số 3, thép cacbon thấp, tơng đơng CT3 Nga Thép đợc phân làm nhóm A, B, C, đảm bảo tính học, thành phần hoá học đảm bảo hai Dùng kèm theo chữ Y để thép lò quay thổi ô-xy, chữ F để thép sôi, chữ b để thép nửa lặng, thép lặng dùng chữ Z không ghi kèm theo chữ Ví dụ: thép số lặng, lò bằng, nhóm A kí hiệu A3; thép số 3, sôi, lò quay, nhóm B kí hiệu BY3F Tiêu chuẩn GB700-88 dùng giới hạn chảy để đặt tên thép; thép số gọi theo tên Q235, số ghi kèm theo cờng độ chảy tính Mpa Căn vào chất lợng, phân thép làm cấp A, B, C, D: A thép không quy định độ dai va chạm; B công va chạm 27J 20oC; nhóm C đạt công va chạm nh vậy, nhng 0oC; nhóm D âm 20oC Ví dụ Q235-A.F; Q235-Bb; Q235-DZ 10 Có thể so sánh số quy định TCXD so với quy định tơng ứng quy phạm Hoa Kỳ: - Chiều dài cấu kiện sai số : theo TCXD từ 1-5mm, tùy theo chiều dài cấu kiện phơng pháp gia công; theo AISC 1/16 inch cấu kiện dài 30ft trở xuống, 1/8 inch với cấu kiện dài 30ft - Độ cong thép hình : theo TCXD 0,001L, nhng không 10mm; theo AWS dài L[...]...3.2 Thép hợp kim thấp: Dùng làm kết cấu XD có 4 loại 16Mn, 16Mnq, 15MnV, 15MnVq Hai số đầu là hàm lợng phần vạn của cacbon, nguyên tố đợc ghi tên vào khi có hàm lợng t 1,5% tr lờn (măngan Mn, vanadi V ), chữ q là thép có độ dai xung kích tốt, thờng dùng làm cầu 3.3 Thép kết cấu chất lợng tốt: trong XD dùng các mác 15 và 20, có tính năng cơ học và thành phần hoá học tơng tự thép C15 và C20 của TCVN 4 Thép. .. loại thép theo ASTM 12 Bảng 3 Giới hạn chảy, giới hạn bền của một số loại thép thông dụng trong XD, theo ASTM Tên thép Theo ASTM A36 A53 cấp B A242 Loại thép Thép cacbon Thép cacbon Thép hợp kim thấp c ờng độ cao A441 ngừng sản xuất từ 1989, thay thế bằng A572 A500 cấp A Thép cacbon, Cấp B loại thanh tròn Cấp C Cấp A Thép cacbon, Cấp B loại thanh hình Cấp C A501 Thép cacbon A514 Thép hợp kim, tôi và. .. tới 40% Thay vì dùng thép hình cán nóng, nhà tiền chế sử dụng rộng rãi thép tấm để dễ tổ hợp thành các cấu kiện có hình dáng linh hoạt phù hợp với điều kiện chịu lực Các cấu kiện phụ nh xà gồ, dầm tờng thì dùng thép cuộn rồi cuốn nguội thành cấu kiện thành mỏng (Thép cuốn nguội có gốc là thép hợp kim thấp, phủ mặt bằng mạ hoặc sơn sẵn) 18 1.2 Về kết cấu chịu lực chính: ít dùng kết cấu hàn rỗng vì cồng... khó vận chuyển, tốn nhiều công chế tạo Thông thờng dùng kết cấu tổ hợp thép bản, vì có thể dùng công nghệ tự động ở các khâu cắt và hàn Do là khung đặc nên thờng sử dụng sơ đồ kết cấu thích hợp, khung nút cứng, có khớp ở chân cột Cột và dầm là cấu kiện tổ hợp đặc nên có thể làm tiết diện thay đổi để phù hợp với biểu đồ mômen uốn, tiết kiệm vật liệu Do đó đã tạo nên một loại kết cấu mới, phổ biến trong... nhà thép thi t kế theo truyền thống 10-20% Đặc biệt, nhiều trờng hợp giá chế tạo của các công ty trong nớc thấp hơn nhiều so với các công ty nớc ngoài, nên mang tính cạnh tranh cao Dới đây giới thi u hình ảnh của một nhà thép tiền chế Hình 7 Nhà xởng làm hoàn toàn bằng cấu kiện thành mỏng tạo hình nguội 28 2 Kết cấu thanh thành mỏng tạo hình nguội 2.1 Đặc điểm và phạm vi áp dụng: Đây là loại kết cấu. .. bằng thép đã đợc sử dụng hàng chục năm ở các nớc, mới đợc áp dụng ở VN thời gian gần đây Kết cấu thép nhẹ khác biệt với kết cấu thép thông dụng ở những điểm cơ bản sau: - Sử dụng các thanh thép tạo hình nguội từ các tấm thép rất mỏng (từ 1mm trở lên); - Sử dụng các loại tiết diện không có trong kết cấu thông thờng (nh tiết diện kín, tiết diện vuông, tiết diện tròn); - Sử dụng các phơng pháp liên kết. .. trí kết cấu khung chính và hệ thống giằng 21 1.3 Kết cấu thứ yếu: là các loại cấu kiện nh xà gồ, dầm tờng, thanh chống mép mái, cột sờn tờng hồi Những cấu kiện này giữ vai trò quan trọng, không chỉ là đỡ mái, đỡ tờng mà còn cùng tham gia chịu lực với các kết cấu chính: có tác dụng là hệ giằng giữ ổn định cho khung chính, tạo nên các vách cứng trong mặt phẳng mái và mặt phẳng của tờng dọc Hệ mái và tờng... TCVN và theo MBMA 26 Rõ ràng là mômen chân cột tính theo TCVN thì lớn hơn theo MBMA, trong khi mômen của dầm lại bé hơn Tuy nhiên, cả hai trờng hợp kết cấu đều an toàn; vì thực chất các cấu kiện kết cấu không làm việc riêng rẽ theo từng tiết diện mà làm việc tổng thể, không phải chỉ trong một khung mà còn trong cả hệ thống các kết cấu của toàn nhà 1.5 Về phơng pháp chế tạo và dựng lắp: sử dụng công. .. không dùng trong các kết cấu thông thờng Đặc điểm quan trọng nhất là sử dụng thanh thép hình tạo nguội từ các tấm thép mỏng, (sau đây sẽ gọi là thanh thành mỏng hoặc thép hình uốn nguội) Bên cạnh các thép hình cán nóng thông thờng, hiện nay các nớc đã chế tạo thép hình uốn nguội Việc sử dụng thanh thành mỏng tạo ra một cách tiếp cận khác của kết cấu thép trong mọi giai đoạn xây dựng: Thi t kế, chế tạo,... A606 Thép hợp kim thấp, c ờng độ cao Thép hợp kim thấp columbi hay vanadi, c ờng độ cao A607 cấp 45 Cấp 50 Cấp 55 Cấp 60 Cấp 65 Cấp 70 A611 cấp C Cấp D Cấp E A618 cấp I và II Cấp III A709 cấp 36 Cấp 50 Cấp 50W Cấp 100 và 100W Thép hợp kim thấp, c ờng độ cao Thép cacbon Thép hợp kim thấp, c ờng độ cao Thép cacbon; thép hợp kim thấp c ờng độ cao; thép hợp kim tôi và nhiệt luyện 190 345 415 450 290 315 ... 0,22%; P S chất có hại, hạn chế dới 0,05% thép XCT dễ sản xuất mà đủ chất lợng để làm kết cấu XD Mọi sản phẩm thép cán nóng nh thép thanh, thép hình, thép kết cấu thép hàn đợc sản xuất từ mác thép. .. dụng VN thời gian gần Kết cấu thép nhẹ khác biệt với kết cấu thép thông dụng điểm sau: - Sử dụng thép tạo hình nguội từ thép mỏng (từ 1mm trở lên); - Sử dụng loại tiết diện kết cấu thông thờng (nh... kim Để gia công sản phẩm, phải dùng áp lực dao cắt gọt Một số sản phẩm thép cán nh thép ống, thép rộng đợc chế tạo từ loại thép này, chủ yếu mác C15, C20 Chữ C thép cacbon kết cấu chất lợng tốt,