2.3.3. Sự làm việc của thép trong trạng thái ứng suất phức tạp

 Trong kết cấu kiểm tra sự làm việc bằng cách so sánh ứng suất với cường độ tính toán thép. Tuy nhiên, trong kết cấu thực tế, vật liệu làm việc trong trạng thái ứng suất nhiều thành phần phức tạp. Cần có phương pháp quy đổi ứng suất phức tạp về trạng thái ứng suất tương đương.
Trạng thái ứng suất phức tạp là trường hợp có hai hoặc ba ứng suất pháp 1, 2
và 3 tồn tại đồng thời

Hình Ảnh Minh Họa

Nếu chỉ có trạng thái ứng suất đơn(1  0; 2 = 3 =0), ứng suất đạt tới giới hạn chảy xuất hiện biến dạng dẻo, trong trạng thái ứng suất phức tạp để đạt tới trạng thái dẻo phụ thuộc vào dấu, tương quan của các ứng suất.
Trong một trường ứng suất, có thể là kéo hoặc nén, ứng suất 2 và 3 gây biến dạng theo hướng 1. Trong trường hợp này sự phát triển biến dạng dẻo sẽ chậm hơn, giới hạn chảy được tăng lên, thềm chảy ngắn lại, xuất hiện nguy cơ phá hoại dòn (hình 2.20,1).
Trường hợp ứng suất có các giá trị khác nhau (nén theo một phương, phương kia là kéo), nhận thấy biến dạng dẻo xuất hiện sớm trước khi ứng suất chính đạt tới giới hạn chảy của trường hợp kéo một trục. Thép trở nên “dẻo” hơn (hình 2.20,2).
Một cách chấp nhận quy đổi tương đương là sử dụng thuyết bền thế năng biến đổi hình dạng: vật liệu bị phá hoại là do thế năng biến đổi hình dạng của phân tố ở trạng thái ứng suất phức tạp đạt đến thế năng biến đổi hình dạng ở trạng thái ứng suất nguy hiểm của phân tố ở trạng thái ứng suất đơn. Điều này đã được thể hiện trong tiêu chuẩn
2.3.4. Sự làm việc của thép khi ứng suất phân bố không đều-ứng suất tập trung
Khi kéo mẫu thẳng, nhẵn, ứng suất phân bố trên tiết diện là đều, quỹ đạo ứng suất chính là đường thẳng. Ở những vị trí tiết diện thay đổi gây bởi các biến đổi đột ngột của hình dạng cấu kiện (có lỗ khoét, rãnh cắt, vết nứt...) quĩ đạo các ứng suất chính (đường lực) sẽ không còn song song đều đặn, mà uốn cong xung quanh chỗ cắt (hình 2.21). Đường lực tập trung chứng tỏ ứng suất chỗ đó tăng cao, còn đường lực uốn cong chứng tỏ có ứng suất hai phương (nếu thép dày xuất hiện z - trạng thái ứng suất khối). Sự tồn tại trạng thái ứng suất theo hai phương x và y làm cho thép trở nên giòn.

trưng cho sự phân bố ứng suất không đều, sử dụng hệ số tập trung ứng suất k=
max/N, trong đó: max- ứng suất tập trung lớn nhất; N=N/Ao - ứng suất trong thanh
ở tiết diện giảm yếu; Ao – tiết diện giảm yếu.

Giá trị hệ số k còn phụ thuộc vào bán kính cong r của lỗ khoét. Bán kính càng nhỏ, hệ số tập trung càng lớn. Ví dụ với lỗ tròn k=1,5...3, rãnh cắt, vết nứt k đạt 6-9.
Nói chung, sự tập trung ứng suất không nguy hiểm nếu thép chỉ chịu tải trọng tĩnh. Với biến dạng dẻo, ứng suất cục bộ sẽ được phân đồng đều trên tiết diện, và như vậy không ảnh hưởng đến tải trọng phá hoại.
Trong tính toán thường không kể đến hiện tượng ứng suất cục bộ này. Tuy

4 8 12 16 20 

nhiên, với kết cấu chịu tải trọng động thì sự tập trung ứng suất là nguy hiểm vì làm cho thép dễ bị phá hoại giòn.
2.3.5. Sự làm việc mỏi của thép

Hình 2.22. Biểu đồ ứng suất tập trung khi kéo mẫu thép:1-mẫu chuẩn; 2- mẫu có lỗ tròn; 3- mẫu có vết nứt

Thép chịu tải trọng lặp đi lặp lại nhiều lần nó có thể bị phá hoại ở ứng suất nhỏ hơn giới hạn bền thậm chí là giới hạn chảy (hình 2.23) - sự phá hoại mỏi của thép. Sự phá hoại về mỏi mang tính chất phá hoại giòn, thường xảy ra đột ngột và kèm theo vết nứt.

Mỗi một chu kỳ tải tác dụng, biến dạng lại tăng, đường gia tải, dỡ tải không trùng nhau, các vòng lặp trễ dần (hình 2.24). Ứng suất phá hoại khi có hiện tượng mỏi gọi là cường độ mỏi (độ bền mỏi) ff.
Cường độ mỏi ff phụ thuộc 3 yếu tố chủ yếu:

- số chu kì lặp, càng lớn thì ff càng giảm và ổn định khi số lần lặp đạt trên 2 
106 lần;
- tính chất thay đổi của tải trọng (theo TCVN tính toán độ bền mỏi là do tác động của ứng suất lớn nhất), mức độ thay đổi tải trọng đặc trưng bởi hệ số ứng suất không đối xứng = min /max (hình 2.25), với max, min - ứng suất lớn nhất, nhỏ nhất (tính theo trị tuyệt đối) trong cấu kiện:
+ Khi có giá trị từ 0  +1 → cđ =  c
+ Khi có giá trị -1→ cđ = 0,4. b hay 0,75. c
- Trạng thái bề mặt ngoài của cấu kiện: Tại vị trí khuyết tật (khe, rãnh ,lỗ..) sẽ có tập trung ứng suất, khi chịu chấn động sẽ hình thành và phát triển khe nứt làm kết

cấu bị phá hoại đột ngột do ứng suất chấn động chỉ còn cần chú ý phòng tránh.

0,17. c → Rất nguy hiểm

Phần lớn kết cấu xây dựng không chịu tải trọng lặp với chu kỳ đủ lớn để xét tới mỏi. Tuy nhiên, dầm cầu trục, dầm đỡ bệ máy, cầu băng tải... là những kết cấu cần
tính tới mỏi, khi đó phải dùng hệ số   1 để giảm cường độ tính toán.

Giá trị  cđ được tính như sau:

cđ

  . c

Với: 

 1  1 a  b. max
 min

(Thép CT3 : a=1; b=0,5)

• TRÌNH BÀY
• .CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG TRUNG LÂM
• Địa chỉ: 25 Đường Số 8 - Phường Long Trường - TP. Thủ Đức - TP HCM
• Điện thoại: 0913 3991299 Email: nhatheptrunglam@gmail.com
• Website: trunglam.vn ; trunglamdecor.com.vn