Bảng tra ứng suất cho phép của thép hình chuẩn, mới nhất

Trong ngành xây dựng và thiết kế kết cấu, việc tra cứu ứng suất cho phép của thép hình là bước quan trọng không thể bỏ qua. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn bảng tra ứng suất cho phép của thép hình chuẩn, mới nhất đầy đủ và hướng dẫn sử dụng hiệu quả nhất.

Ứng suất cho phép của thép hình là gì?

Ứng suất cho phép là gì? Định nghĩa và ý nghĩa trong thiết kế kết cấu thép

Ứng suất cho phép là giá trị lớn nhất mà vật liệu có thể chịu được trong điều kiện làm việc bình thường mà không bị phá hoại. Đây là thông số cơ bản được quy định bởi các tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo an toàn cho công trình. Việc hiểu rõ ứng suất cho phép có vai trò cực kỳ quan trọng trong thiết kế các kết cấu thép như thép hình chữ H, thép hình chữ I, thép hình U, thép hình V và các dòng thép cao cấp như thép hình Posco.

Khi thiết kế kết cấu thép, kỹ sư luôn phải so sánh ứng suất thực tế với ứng suất cho phép. Nếu ứng suất thực tế vượt quá giới hạn cho phép, cần điều chỉnh kích thước hoặc loại thép sử dụng.

Ứng suất cho phép được xác định dựa trên giới hạn chảy của vật liệu chia cho hệ số an toàn. Hệ số này thường dao động từ 1.5 đến 2.5 tùy thuộc vào loại tải trọng và điều kiện sử dụng.

Các loại ứng suất chính và cách chúng ảnh hưởng đến thép hình

• Ứng suất kéo: Xuất hiện khi thanh thép chịu lực kéo dọc trục. Đây là loại ứng suất thép chịu được tốt nhất vì cấu trúc tinh thể của thép phù hợp với lực kéo.
• Ứng suất nén: Phát sinh khi thanh thép bị nén dọc trục. Thép hình có khả năng chống nén tốt, nhưng cần chú ý đến hiện tượng mất ổn định cục bộ và tổng thể.
• Ứng suất uốn: Tạo ra khi dầm thép chịu mômen uốn. Phần trên chịu nén, phần dưới chịu kéo. Thiết kế cần đảm bảo cả hai vùng đều an toàn.
• Ứng suất cắt: Xuất hiện tại vùng gần gối tựa của dầm hoặc khi có lực cắt lớn. Thường tập trung ở bụng của thép hình chữ I hoặc H.

Tầm quan trọng của việc sử dụng bảng tra

Bảng tra ứng suất giúp kỹ sư nhanh chóng xác định khả năng chịu lực của từng loại thép. Điều này tiết kiệm thời gian tính toán và giảm thiểu sai sót trong thiết kế.

Việc sử dụng bảng chuẩn đảm bảo tính thống nhất trong ngành. Mọi kỹ sư đều có thể hiểu và kiểm tra lại tính toán của nhau một cách dễ dàng.

Bảng tra còn giúp tối ưu hóa thiết kế bằng cách so sánh nhiều phương án khác nhau. Bạn có thể chọn loại thép phù hợp nhất với điều kiện cụ thể của công trình.

Bảng tra ứng suất cho phép của thép hình I, H, U, V

Thép hình chữ I (IPE, HEA, HEB)

Thép IPE (European I-beam)

• IPE 80: Ứng suất uốn cho phép 160 N/mm², ứng suất cắt 90 N/mm²
• IPE 100: Ứng suất uốn cho phép 160 N/mm², ứng suất cắt 90 N/mm²
• IPE 120: Ứng suất uốn cho phép 160 N/mm², ứng suất cắt 90 N/mm²
• IPE 140: Ứng suất uốn cho phép 160 N/mm², ứng suất cắt 90 N/mm²
• IPE 160: Ứng suất uốn cho phép 160 N/mm², ứng suất cắt 90 N/mm²
• IPE 180: Ứng suất uốn cho phép 160 N/mm², ứng suất cắt 90 N/mm²
• IPE 200: Ứng suất uốn cho phép 160 N/mm², ứng suất cắt 90 N/mm²

Thép HEA (Wide flange beam type A)

• HEA 100: Ứng suất uốn cho phép 165 N/mm², ứng suất cắt 95 N/mm²
• HEA 120: Ứng suất uốn cho phép 165 N/mm², ứng suất cắt 95 N/mm²
• HEA 140: Ứng suất uốn cho phép 165 N/mm², ứng suất cắt 95 N/mm²
• HEA 160: Ứng suất uốn cho phép 165 N/mm², ứng suất cắt 95 N/mm²
• HEA 180: Ứng suất uốn cho phép 165 N/mm², ứng suất cắt 95 N/mm²
• HEA 200: Ứng suất uốn cho phép 165 N/mm², ứng suất cắt 95 N/mm²

Thép hình chữ H

Thép H tiêu chuẩn

• H100x100: Ứng suất nén cho phép 150 N/mm², ứng suất kéo 160 N/mm²
• H125x125: Ứng suất nén cho phép 150 N/mm², ứng suất kéo 160 N/mm²
• H150x150: Ứng suất nén cho phép 150 N/mm², ứng suất kéo 160 N/mm²
• H200x200: Ứng suất nén cho phép 150 N/mm², ứng suất kéo 160 N/mm²
• H250x250: Ứng suất nén cho phép 150 N/mm², ứng suất kéo 160 N/mm²

Thép hình chữ U (UPN, UAP)

Thép UPN (European Channel)

• UPN 80: Ứng suất uốn cho phép 155 N/mm², ứng suất cắt 85 N/mm²
• UPN 100: Ứng suất uốn cho phép 155 N/mm², ứng suất cắt 85 N/mm²
• UPN 120: Ứng suất uốn cho phép 155 N/mm², ứng suất cắt 85 N/mm²
• UPN 140: Ứng suất uốn cho phép 155 N/mm², ứng suất cắt 85 N/mm²
• UPN 160: Ứng suất uốn cho phép 155 N/mm², ứng suất cắt 85 N/mm²
• UPN 180: Ứng suất uốn cho phép 155 N/mm², ứng suất cắt 85 N/mm²
• UPN 200: Ứng suất uốn cho phép 155 N/mm², ứng suất cắt 85 N/mm²

Thép góc (Angle steel)

Thép góc cánh bằng

• L30x30x3: Ứng suất kéo cho phép 160 N/mm², ứng suất nén 145 N/mm²
• L40x40x4: Ứng suất kéo cho phép 160 N/mm², ứng suất nén 145 N/mm²
• L50x50x5: Ứng suất kéo cho phép 160 N/mm², ứng suất nén 145 N/mm²
• L60x60x6: Ứng suất kéo cho phép 160 N/mm², ứng suất nén 145 N/mm²
• L70x70x7: Ứng suất kéo cho phép 160 N/mm², ứng suất nén 145 N/mm²

Lưu ý quan trọng: Các giá trị trên áp dụng cho thép CT3 (tương đương S235). Đối với các loại thép khác như CT5 (S355), giá trị ứng suất cho phép sẽ cao hơn khoảng 1.5 lần.

Công thức tính toán ứng suất và kiểm tra độ an toàn

Công thức kiểm tra ứng suất

Ứng suất uốn: σ = M / W ≤ [σ]

Trong đó:

• σ: Ứng suất uốn thực tế (N/mm²)
• M: Mômen uốn lớn nhất (N.mm)
• W: Mômen kháng uốn của tiết diện (mm³)
• [σ]: Ứng suất uốn cho phép (N/mm²)

Ứng suất cắt: τ = Q × S / (I × t) ≤ [τ]

Trong đó:

• τ: Ứng suất cắt thực tế (N/mm²)
• Q: Lực cắt tại tiết diện khảo sát (N)
• S: Mômen tĩnh của phần tiết diện (mm³)
• I: Mômen quán tính của tiết diện (mm⁴)
• t: Bề dày tại vị trí khảo sát (mm)
• [τ]: Ứng suất cắt cho phép (N/mm²)

Ứng suất tổng hợp: Khi dầm chịu đồng thời uốn và cắt: √(σ² + 3τ²) ≤ [σ]

Ví dụ minh họa: Tính ứng suất cho dầm thép hình I200 chịu tải trọng 50 kN

Dữ liệu ban đầu:

• Dầm thép IPE 200
• Tải trọng tập trung P = 50 kN tại giữa nhịp
• Nhịp dầm L = 4m
• Thép CT3 với [σ] = 160 N/mm²

Đặc trưng hình học IPE 200:

• Chiều cao h = 200mm
• Mômen kháng uốn W = 194.3 cm³ = 194,300 mm³
• Mômen quán tính I = 1943 cm⁴ = 19,430,000 mm⁴

Tính toán mômen và lực cắt:

Mômen uốn lớn nhất tại giữa nhịp: M = P × L / 4 = 50,000 × 4,000 / 4 = 50,000,000 N.mm

Lực cắt lớn nhất tại gối: Q = P / 2 = 50,000 / 2 = 25,000 N

Kiểm tra ứng suất uốn:

σ = M / W = 50,000,000 / 194,300 = 257.4 N/mm²

So sánh: σ = 257.4 N/mm² > [σ] = 160 N/mm²

Kết luận: Dầm không đảm bảo an toàn về uốn. Cần sử dụng thép có tiết diện lớn hơn hoặc giảm tải trọng.

Phương án khắc phục: Chọn thép IPE 300 với W = 557 cm³: σ = 50,000,000 / 557,000 = 89.8 N/mm² < [σ] = 160 N/mm² ✓

Như vậy, dầm IPE 300 sẽ đảm bảo an toàn cho tải trọng đã cho.

Kiểm tra ứng suất cắt (với IPE 300): Đối với tiết diện IPE, ứng suất cắt lớn nhất tại trục trung hòa: τ = 1.5 × Q / (h × t) = 1.5 × 25,000 / (300 × 7.1) = 17.6 N/mm²

So sánh: τ = 17.6 N/mm² < [τ] = 90 N/mm² ✓

Dầm đảm bảo an toàn về cả uốn và cắt.

Bảng tra ứng suất cho phép của thép hình chuẩn, mới nhất là công cụ không thể thiếu trong thiết kế kết cấu. Việc nắm vững cách sử dụng bảng tra và các công thức kiểm tra sẽ giúp bạn thiết kế những công trình an toàn và tối ưu.

Hãy luôn nhớ rằng an toàn là ưu tiên số một trong thiết kế. Khi có nghi ngờ, hãy chọn tiết diện lớn hơn hoặc tham khảo ý kiến chuyên gia để đảm bảo chất lượng công trình.

Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về bảng tra ứng suất cho phép của thép hình. Chúc bạn áp dụng thành công trong công việc thiết kế của mình.

Thông tin liên hệ Công ty TNHH Sắt Thép Minh Quân:

• Website: https://satthepminhquan.com.vn
• Địa chỉ: 131/12/4A, đường Tân Chánh Hiệp 18, khu phố 8, phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam
• Điện thoại: 0968.973.689
• Hotline: 0949.267.789 (Mr. Bình)
• Email: hoadon.satthepminhquan@gmail.com