Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD - Chương 1

ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 1.1 Đặc điểm và phạm vi sử dụng của kết cấu thép 1.1.1 Ưu điểm Kết cấu thép có những ưu điểm cơ bản. Kết cấu thép có khả năng chịu lực lớn. Do c ường độ của thép cao nên các kết cấu thép có thể chịu được những lực khá lớn với mặt c ắt không cần lớn lắm, vì thế có thể lợi dụng được không gian một cách hiệu quả. Việc tính toán kết cấu thép có độ tin cậy cao. Thép có cấu trúc khá đồng đều, mô đun đàn...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD - Chương 1 Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Chương 1 ĐẠI CƯƠNG V Ề THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 1.1 Đặc điểm v à phạm vi sử dụng của kết cấu thép 1.1.1 Ưu điểm Kết cấu thép có những ưu điểm cơ bản. Kết cấu thép có khả năng chịu lực lớn. Do c ường độ của thép cao n ên các k ết cấu thép có th ể chịu đ ược những lực khá lớn với mặt c ắt không cần lớn lắm, v ì thế có thể lợi dụng được không gian một cách hiệu quả. Việc tính toán kết cấu thép có độ tin cậy cao. Thép có cấu trúc khá đồng đều, mô đun đàn hồi lớn. Trong phạm vi l àm việc đàn hồi, kết cấu thép khá ph ù hợp với các giả thiết cơ bản của sức bền vật liệu đ àn hồi (như tính đ ồng chất, đẳng h ướng của vật liệu, giả thiết mặt cắt phẳng, nguy ên lý độc lập tác dụng). Kết cấu thép “nhẹ” nhất so với các kết cấu l àm bằng vật liệu th ông thường khác (b ê tông, gạch đá, gỗ). Độ nhẹ của kết cấu đ ược đánh giá bằng hệ số c = , là tỷ số giữa tỷ trọng của vật liệu v à cường độ F của nó. Hệ số c càng nh ỏ thì vật liệu c àng nhẹ. Trong 1 1 khi bê tông c ốt thép (BTCT) có , gỗ có thì hệ số c của m m 1 thép chỉ là (Tài liệu [1]) m Kết cấu thép thích hợp với thi công lắp ghép v à có khả năng c ơ giới hoá cao trong chế tạo. Các cấu kiện thép dễ đ ược sản xuất h àng loạt tại xưởng với độ chính xác cao. Các liên kết trong kết cấu thép (đinh tán, bu lông, h àn) tương đối đơn giản, dễ thi công. Kết cấu thép không thấm chất lỏng v à chất khí do thép có độ đặc cao n ên rất thích hợp để làm các k ết cấu chứa đựng hoặc chuyển chở các chất lỏng, chất khí. So với kết cấu b ê tông, k ết cấu thép dễ kiểm nghiệm, sửa chữa và tăng cư ờng. 1.1.2 Nhược điểm Bên cạnh các ưu điểm chủ yếu kể tr ên, kết cấu thép cũng có một số nh ược điểm. Kết cấu thép dễ bị han gỉ, đ òi hỏi phải có các biện pháp ph òng chống và bảo dưỡng khá tốn kém. Đặc biệt, yêu cầu chống gỉ cao đặt ra cho các kết cấu cầu l àm việc trong môi trường xâm thực lớn . http://www.ebook.edu.vn 1 Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Thép chịu nhiệt kém. Ở nhiệt độ tr ên 4000C, biến dạng dẻo của thép sẽ phát triể n dưới tác dụng của tĩnh tải (từ biến của thép). V ì thế, trong những môi tr ường có nhiệt độ cao, nếu không có những biện pháp đặc biệt để bảo vệ th ì không được phép sử dụng kết cấu bằng thép. 1.1.3 Phạm vi sử dụng Do những ưu điểm nói tr ên, kết cấu thép đ ược sử dụng rộng r ãi trong m ọi lĩnh vực xây dựng. Tuy nhi ên, kết cấu thép đặc biệt có ưu th ế trong các kết cấu vượt nhịp lớn, đòi hỏi độ thanh mảnh cao, chịu tải trọng nặng và những kết cấu đ òi hỏi tính không thấm. 1.2 Cơ sở thiết kế kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 1.2.1 Quan đi ểm chung về thiết kế Công tác thi ết kế bao gồm việc tính toán nhằm chứng minh cho những ng ười có trách nhiệm thấy rằng , mọi tiêu chuẩn tính toán v à cấu tạo đều đ ược thỏa m ãn. Quan điểm chung đ ể đảm bảo an to àn trong thi ết kế là sức kháng của vật liệu v à mặt cắt ngang phải không nh ỏ hơn hiệu ứng gây ra bởi các tác động ngo ài, nghĩa là Sức kháng Hiệu ứng tải trọng (1.1) Khi áp d ụng nguyên tắc đơn giản này, điều quan trọng là hai vế của bất đẳng thức phải được đánh giá trong c ùng những điều kiện. Chẳng hạn, nếu hiệu ứng của tải trọng l à gây ra ứng suất nén tr ên nền thì, tất nhiên, nó ph ải được so sánh với sức kháng ép mặt của nền đó. Nói cách khác, sự đánh giá của bất đẳng thức phải đ ược tiến hành cho m ột điều kiện tải trọng ri êng biệt liên kết sức kháng v à hiệu ứng tải trọng với nhau. Li ên kết thông thường này được quy định bằng việc đánh giá hai v ế ở cùng một trạng thái giới hạn. Trạng thái giới hạn (TTGH) được định nghĩa nh ư sau: Trạng thái giới hạn là trạng thái m à kể từ đó trở đi , kết cấu cầu hoặc một bộ phận của nó không c òn đáp ứng được các yêu c ầu mà thiết kế đặt ra cho nó . Các ví d ụ của TTGH cho cầu dầm hộp bao gồm độ v õng, nứt, mỏi, uốn, cắt, xoắn, mất ổn định (oằn), lún, ép mặt v à trượt. Một mục ti êu quan tr ọng của thiết kế l à ngăn ngừa để không đ ạt tới TTGH. Tuy nhiên, đó không ph ải là cái đích duy nh ất. Các mục ti êu khác ph ải được xem xét v à cân đối trong thiết kế to àn thể là chức năng, thẩm mỹ v à tính kinh t ế. Sẽ là không kinh t ế nếu thiết kế một cầu mà không có b ộ phận n ào có th ể bị phá hoại bao giờ. Do đó, cần phải xác định đâu là mức độ rủi ro hay xác suất xảy ra phá hoại có thể chấp nhận đ ược. Việc xác đị ...