Ứng suất cho phép của thép và những điều bạn chưa biết

Thép một hợp kim rất quen thuộc với mọi người và đặc biệt đối với những bạn làm trong ngành công trình xây dựng dân dụng. Thép tạo ra một cuộc cách mạng đối với ngành xây dựng, thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng. Để thực sự hiểu rõ về tính chất quan trọng của thép thì bạn phải hiểu rõ ứng suất cho phép của thép là gì, cũng như các loại ứng suất hiện có.

Thép là một trong những vật liệu rất quan trọng hiện nay
Thép là một trong những vật liệu rất quan trọng hiện nay

Ứng suất là gì ?

Một đại lượng vật lý biểu thị nội lực phát sinh bên trong vật thể do tác động từ các nguyên nhân bên ngoài như sự thay đổi nhiệt độ, tải trọng, áp lực, và các lực tác động khác được gọi là ứng suất.

Trong quá trình hàn, nhiệt độ tăng lên đột ngột và sau đó nguồn nhiệt được loại bỏ. Điều này làm cho các vùng xung quanh điểm hàn trải qua sự mở rộng và co lại nhanh chóng, dẫn đến sự thay đổi về thể tích. Sự mở rộng và co lại này có thể tạo ra ứng suất bên trong vật liệu và kết cấu.

Một số loại ứng suất 

Phân loại ứng suất theo các tiêu chí giúp kỹ sư và nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cách ứng suất phát sinh và tác động trong các tình huống khác nhau và giúp họ thiết kế và xây dựng cấu trúc và vật liệu một cách an toàn và đáng tin cậy.

  • Theo phạm vi tác động:
    • Ứng suất tĩnh : Phát sinh khi tải trọng tác động vào vật liệu hoặc cấu trúc ổn định và không thay đổi theo thời gian.
    • Ứng suất động : Phát sinh khi tải trọng biến đổi theo thời gian, như trong các tình huống dao động hoặc sốc.
  • Theo hướng phân bố trong không gian:
    • Ứng suất một chiều : Ứng suất chỉ tác động theo một hướng, thường xảy ra trong các chi tiết thanh dài như trục.
    • Ứng suất hai chiều : Ứng suất tác động theo hai hướng, thường xảy ra trong các chi tiết vỏ và tấm mỏng.
    • Ứng suất ba chiều : Ứng suất tác động theo ba hướng, thường xảy ra trong các chi tiết có kích thước ba chiều, như khối chất rắn.
  • Theo hướng thời gian tồn tại:
    • Ứng suất dư : Đây là ứng suất còn lại trong vật liệu sau khi tải trọng đã bị loại bỏ, thường xuất hiện sau quá trình sản xuất hoặc gia công.
    • Ứng suất tức thời : Đây là ứng suất tồn tại ngay sau khi tải trọng bắt đầu tác động và không liên quan đến thời gian.
  • Theo hướng tác động so với trục mối hàn:
    • Ứng suất ngang : Ứng suất này tác động vuông góc với trục mối hàn, thường gặp trong các vật liệu và cấu trúc được hàn.
    • Ứng suất trực : Ứng suất này tác động song song với trục mối hàn, thường gặp trong các vật liệu và cấu trúc dài hình trục.

Ứng suất cho phép của thép

Ứng suất cho phép của thép còn gọi là cường độ của thép hay còn gọi là cường độ chịu kéo của thép là một giới hạn ứng suất tối đa mà vật liệu thép có thể chịu đựng mà vẫn duy trì tính an toàn trong các ứng dụng cơ học. Ứng suất cho phép của thép sẽ được quan tâm tới 3 giới hạn quan trọng nhất : 

  • Giới hạn độ bền σb : Là là giới hạn tối đa cho khả năng chịu tải kéo của thép Khi vượt qua giới hạn này, vật liệu thép sẽ bị gãy hoặc đứt.
  • Giới hạn đàn hồi σel : Là ứng suất cuối cùng trong giai đoạn đàn hồi của vật liệu thép. Giai đoạn đàn hồi là giai đoạn trong đó vật liệu có thể phục hồi hoàn toàn về hình dạng ban đầu khi áp lực bị gỡ bỏ. Vượt quá giới hạn đàn hồi sẽ dẫn đến biến dạng vĩnh viễn và không thể phục hồi.
  • Giới hạn chảy σy : xác định bằng ứng suất đầu tiên trong giai đoạn chảy của vật liệu thép. Giai đoạn chảy là giai đoạn trong đó vật liệu bắt đầu chảy hoặc biến dạng vĩnh viễn khi tải trọng được áp dụng.
Có 3 loại giới hạn cho ứng suất cho phép của thép
Có 3 loại giới hạn cho ứng suất cho phép của thép

Cường độ tiêu chuẩn 

Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép (thường được ký hiệu là Rsn) là giá trị cường độ giới hạn chảy của cốt thép được xác định với một xác suất đảm bảo không dưới 95%. Điều này có nghĩa là cường độ chảy của cốt thép được xác định để đảm bảo rằng nó sẽ không bị vượt qua với xác suất ít nhất 95% trong các tình huống thực tế.

Rsn = σmy( 1- Sv)

Trong đó:

  • Σσmy : Giới hạn chảy lấy trong thí nghiệm kéo một số mẫu thép sau khi lấy giá trị trung bình
  • S = 1,64 với xác suất đảm bảo không được dưới 95%
  • v  : Hệ số biến động nếu sản xuất đạt chuẩn thì v = 0,05 : 0,08

Cường độ tính toán

Cường độ tính toán của cốt thép (thường được ký hiệu là Rs hoặc Rsc) thường được sử dụng trong thiết kế cấu trúc bê tông cốt thép để đảm bảo tính an toàn và độ bền của cấu trúc. Công thức cơ bản để tính cường độ tính toán của cốt thép Rs hoặc Rsc.

Rs= β. (Rsn/ Ks) . ms

Trong đó: 

  • K     hệ số an toàn của cường độ thép
  • Ks   = 1,1 : 1,25  đối với cốt cán nóng
  • Ks  = 1,5 : 1,74  đối với sợi thép kéo nguội và cường độ cao
  • Ms   hệ số điều kiện làm việc của thép
Bảng tra cường độ của cốt thép
Bảng tra cường độ của cốt thép

Đặc điểm và tính chất để cấu thành nên thép

Dựa vào các tiêu chí thép có thể phân loại thành thép carbon và thép hợp kim, mỗi loại đều đặc tính và cách sử dụng cũng khác nhau.

  • Thép cacbon :
    • Thép cacbon là loại thép chứa chủ yếu cacbon và sắt, với ít hoặc không có hợp chất hợp kim khác.
    • Thép cacbon thường được sử dụng trong xây dựng, chế tạo, và sản xuất các sản phẩm gia dụng.
    • Loại thép này có các biến thể như thép cán nóng, thép cán nguội và thép hàn.
  • Thép hợp kim :
    • Thép hợp kim là loại thép có thêm các hợp chất hợp kim như crom, nikê, mangan, và vanadi để cải thiện đặc tính như cường độ, độ cứng, và khả năng chống ăn mòn.
    • Các loại thép hợp kim bao gồm thép crom-molipden (chromoly), thép niken, thép mangan và nhiều loại khác.
    • Thép hợp kim thường được sử dụng trong công nghiệp hàng không, công nghiệp ô tô và sản xuất máy móc nặng.

 

Thép hợp kim là loại thép thêm nhiều hợp chất hợp kim
Thép hợp kim là loại thép thêm nhiều hợp chất hợp kim
Thép cacbon là loại thép được sử dụng nhiều trong xây dựng
Thép cacbon là loại thép được sử dụng nhiều trong xây dựng

Trên đây là những chia sẻ từ gửi đến cho các quý khách. Hy vọng với những thông tin hữu ích ứng suất cho phép của thép trên sẽ giúp cho các bạn độc giả, đặc biệt là với các bạn làm trong ngành xây dựng. Nếu như quý khách có bất kỳ thắc mắc nào cũng như có bất cứ câu hỏi nào về bảng giá phế liệu hôm nay hay các thông tin khác thì hãy liên hệ ngay tới cơ sở thu mua Phế Liệu giá cao Hòa Bình để được giải đáp nhanh chóng và chính xác nhất !

5/5 - (3 bình chọn)
Hoàng Lộc

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *