kẾt cẤu thÉp 1 · + ĐƯỜng Đinh: các bl trên 1 đường thẳng + dÃy Đinh: song song...
Post on 13-Aug-2020
5 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Chương 1 Tổng quan về Kết Cấu Thép
Chương 2 Vật Liệu và Sự Làm Việc của KC Thép
Chương 3 Liên Kết Kết Cấu Thép
Chương 4 Dầm Thép
Chương 5 Cột Thép
Chương 6 Dàn Thép
KẾT CẤU THÉP 1
1
B. LIÊN KẾT BULÔNG
I. Các loại BL trong KCT
II. Sự làm việc của liên kết
BL và khả năng chịu lực
của BL
III. Cấu tạo của liên kết BL
IV. Tính toán liên kết BL
Nguồn: Internet 2
B. LIÊN KẾT BULÔNGI. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT
1. Cấu tạo chung của bu lông
2. Bu lông thô và bu lông thường
3. Bu lông tinh
4. Bu lông cường độ cao
3
+ Thân bu lông
+ Mũ
+ Êcu (đai ốc)
+ Long đền (đệm)
I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT1. Cấu tạo chung Bu lông
Phân loại bu lông:
+ Bu lông thô
+ Bu lông thường
+ Bu lông tinh
+ Bu lông cường độ cao
+ Bu lông neo
4
- Phân loại theo độ bền từ 4.6 – 10.9:+ Số đầu x 10 fub (daN/mm2)+ Số đầu x số sau fy (daN/mm2)
I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT1. Cấu tạo chung Bu lông
5
Trạng thái làm việc
Ký hiệu
Cường độ chịu cắt và kéo của bulông ứng với cấp độ bền
Cường độ chịu ép mặt của cấu kiện thép có giới hạn
chảy dưới 440 MPa4.6; 5.6;
6.64.8; 5.8 8.8; 10.9
Cắt fvb
fvb = 0,38 fub
fvb = 0,4 fub fvb = 0,4 fub
Kéo ftb ftb = 0,42 fub ftb = 0,4 fub ftb = 0,5 fub
Ép mặta. Bulông tinh
fcb
fcb =
b. Bulông thô và bulông thường
fcb =
uf
E
f4106,0 u
uf
E
f3406,0 u
I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT1. Cấu tạo chung Bu lông
Trạngthái làm
việc
Kýhiệu
Cấp độ bền
4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 8.8 10.9
Cắt fvb 150 160 190 200 230 320 400
Kéo ftb 170 160 210 200 250 400 500
Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông (N/mm2)
6
I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT1. Cấu tạo chung Bu lông
7
Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện liên
kết
Giá trị fcb
Bulông tinh Bulông thô và thường
340380400420440450480500520540
435515560600650675745795850905
395465505540585605670710760805
- Dlỗ = d + (2 – 3 mm)
- Rẻ, sản xuất nhanh và dễ đặt vào lỗ
- Khi làm việc sẽ biến dạng nhiều không dùng trong các
công trình quan trọng có fy > 380 N/mm2
- Dùng làm việc chịu kéo, để định vị các cấu kiện khi lắp ghép
I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT2. Bu lông thô và thường
8
- Dlỗ = d + 0.3 mm, tạo lỗ bằng khoan
- Khe hở giữa bulông và lỗ nhỏ liên kết chặt, làm việc chịu
cắt
- Do tính phức tạp khi sản xuất và lắp đặt vào lỗ ít dùng
- Bu lông tinh có các lớp độ bền tương tự bu lông thô và
thường
I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT3. Bu lông tinh
9
- Được làm từ thép hợp kim
- Cường độ cao có thể vặn êcu rất chặt Lực ma sát lớn
chống lại sự trượt tương đối giữa chúng
- Dễ chế tạo, khả năng chịu lực lớn
- Dùng rộng rãi, thay thế cho liên kết đinh tán trong các kết
cấu chịu tải trọng nặng và tải trọng động
I. CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT4. Bu lông cường độ cao
10
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG &KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BULÔNG
1. Sự làm việc của liên kết bulông thô, bulông thường và
bulông tinh
2. Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulông cường độ cao
3. Sự làm việc của bulông khi chịu kéo
11
Các giai đoạn chịu lực:
- Lực trượt < lực ma sát : các bản thép chưa bị trượt
- Lực trượt > lực ma sát : các bản thép trượt tương đối với
nhau
- Lực trượt truyền qua liên kết = sự ép của thân bulông lên
thành lỗ Thân bulông chịu cắt, uốn và kéo
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG1. Sự làm việc của lk bulông thô, thường và tinh
12
- Lực trượt tăng Liên kết làm việc trong giai đoạn dẻo
Phá hoại do cắt ngang thân đinh
Phá hoại do lực ép mặt trên thành lỗ
Phá hoại do cắt và do ép mặt
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG1. Sự làm việc của lk bulông thô, thường và tinh
13
a. Khả năng làm việc chịu cắt của bulông:
[N]vb = fvb b A nv
- fvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu bu lông
- b : hệ số điều kiện làm việc liên kết bulông
- A : diện tích tiết diện ngang thân bulông – phần không bị ren
- nv : số lượng mặt cắt tính toán của bulông
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG1. Sự làm việc của lk bulông thô, thường và tinh
14
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG1. Sự làm việc của lk bulông thô, thường và tinh
15
Đặc điểm của liên kết Giá trị b
1. Liên kết nhiều bulông khi tính toán chịu cắt và ép mặt:
- Đối với bulông tinh (độ chính xác nâng cao)
- Bulông thô và bulông độ chính xác bình thường, bulông cường độ cao không điều chỉnh lực xiết đai ốc.
1,0
0,9
2. Liên kết có một hoặc nhiều bulông, được tính toán chịu ép mặt khi a = 1,5d và b = 2d, thép được liên kết có giới hạn chảy:- fy ≤ 285 MPa
- fy > 285 MPa
0,8
0,75CHÚ THÍCH:
Các hệ số điều kiện làm việc ở mục 1 và 2 được lấy đồng thời;
a là khoảng cách dọc theo lực, từ mép cấu kiện đến trọng tâm của lỗ gần nhất;
b là khoảng cách giữa trọng tâm các lỗ.
d là đường kính lỗ bulông.
Bảng 38 (5575-2012) - Hệ số điều kiện làm việc b
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG1. Sự làm việc của lk bulông thô, thường và tinh
Trạngthái làm
việc
Kýhiệu
Cấp độ bền
4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 8.8 10.9
Cắt fvb 150 160 190 200 230 320 400
Kéo ftb 170 160 210 200 250 400 500
Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông (N/mm2)
d 16 18 20 22 24 27 30 36 42 48
Bướcren
2 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 4 4,5 5
A 2,01 2,54 3,14 3,80 4,52 5,72 7,06 10,17 13,85 18,09
Abn 1,57 1,92 2,45 3,03 3,52 4,59 5,60 8,16 11,20 14,72
Diện tích tiết diện của bulông A, Abn (cm2) 16
b. Khả năng làm việc chịu ép mặt của bulông:
[N]cb = d (t)min fcb b
- (t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng
trượt về một phía
- fcb : cường độ ép mặt tính toán của bulông
- d : đường kính thân bu lông
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG1. Sự làm việc của lk bulông thô, thường và tinh
17
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG1. Sự làm việc của lk bulông thô, thường và tinh
Giới hạn bền kéo đứtcủa thép cấu kiện được
liên kết
Cường độ tính toán chịu ép mặt fcb
(N/mm2) của BL
BL tinh BL thô và thường
340 435 395
380 515 465
420 600 540
18
Khả năng chịu trượt của 1 bulông:
[N]b = fhb Abn b1 (b2)min nf
• fhb : cường độ chịu kéo tính toán vật liệu bu lông, fhb=0,7fub
• Abn : diện tích thực thân bu lông
• b1 : hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu lông
• : hệ số ma sát
• b2 : hệ số độ tin cậy
• nf : số lượng mặt phẳng tính toán
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG
2. Sự làm việc của lk bulông cường độ cao
19
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG
2. Sự làm việc của lk bulông cường độ cao
20
Đường kính danh nghĩa của ren, mm
Mác thép
Độ bền kéo nhỏ nhất fub,
MPa
Đường kính danh nghĩa của ren, mm
Mác thépĐộ bền kéo
nhỏ nhất fub, MPa
Từ 16 đến 27
40Cr 1 100
36
40Cr 750
38CrSi; 40CrVA
1 350 30Cr3MoV 1 100
30Cr3MoV
1 350 42
40Cr 650
30Cr2NiMoVA 30Cr3MoV 1 000
30
40Cr 950
48
40Cr 600
30Cr3MoV;
35Cr2AV1 200 30Cr3MoV 900
Bảng B.5 (5575-2012) - Đặc trưng cơ học của bulông cường độ cao
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG
2. Sự làm việc của lk bulông cường độ cao
21
b1 là hệ số điều kiện làm việc của liên kết, phụ thuộc số
lượng bulông chịu lực na trong liên kết, giá trị của b1 lấy như
sau:
b1 = 0,8 nếu na <5;
b1 = 0,9 nếu 5 ≤ na < 10;
b1 = 1,0 nếu na 10.
Bảng 39 (5575-2012) - Hệ số ma sát và hệ số độ tin cậy b2
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG
2. Sự làm việc của lk bulông cường độ cao
22
Phương pháp làm sạch mặt phẳng của các cấu kiện được
liên kết
Phương pháp điều chỉnh lực
xiết bulông
Hệ số ma sát
Hệ số b2 khi tải trọng và độ dung sai giữa đường kính bulông và lỗ ,
mm
Động và = 3 6;
Tĩnh và = 5 6
Động và = 1;
Tĩnh và = 1 41. Phun cát thạch anh hoặc bột kim loại.
Theo M
Theo
0,58
0,58
1,35
1,2
1,12
1,02
2. Phun cát hoặc bột kim loại sau đó phun sơn kẽm hoặc nhôm.
Theo M
Theo
0,5
0,5
1,35
1,2
1,12
1,02
3. Bằng ngọn lửa hơi đốt, không có lớp bảo vệ mặt kim loại.
Theo M
Theo
0,42
0,42
1,35
1,2
1,12
1,02
4. Bằng bàn chải sắt, không có lớp sơn bảo vệ.
Theo M
Theo
0,35
0,35
1,35
1,25
1,17
1,06
5. Không gia công bề mặt Theo M
Theo
0,25
0,25
1,7
1,5
1,3
1,2
- Bulông chịu kéo khi ngoại lực tác
dụng có phương // bulông:
[N]tb = Abn ftb
- Abn : diện tích thực của tiết diện
thân bu lông
- ftb : cường độ tính toán của vật
liệu bu lông khi chịu kéo
II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LK BULÔNG & KN CHỊU LỰC CỦA BULÔNG3. Sự làm việc của lk bulông khi chịu kéo
23
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG
1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông
2. Bố trí bulông
24
+ Liên kết đối đầu có bản ghép
+ Liên kết ghép chồng
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông
25
Đối với Thép Tấm:
+ Liên kết đối đầu có 2 bản ghép hay 1 bản ghép
+ Liên kết ghép chồng
Đối xứng truyền lực Tốt
LỆCH TÂM số BL cần tăng 10%
Số bulông phía bản đệm tăng 10%
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông
26
Đối với Thép Hình – LK đối đầu:
+ Nối bằng các Bản Ghép
+ Nối bằng Thép Góc
Thép hình cứng, độ lệch tâm ít ảnh hưởng KHÔNG CẦN TĂNG SỐ BULÔNG
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông
27
Đối với thép hình - Liên kết CHỒNG
+ Đối xứng: làm việc tốt hơn
+ Không đối xứng: cấu kiện mềm tăng 10% số lượng BL
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông
28
Quy ước:
+ ĐƯỜNG ĐINH: các BL trên 1 đường thẳng
+ DÃY ĐINH: song song lực
+ HÀNG ĐINH:vuông góc lực
+ BƯỚC ĐINH: khoảng cách 2 BL trên đường đinh
Bố trí song song Bố trí so le
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG2. Bố trí bulông
29
- Khoảng cách min nhằm:
+ Đảm bảo độ bền của bản thép
+ Đảm bảo không gian tối thiểu để vặn êcu
Đối với các liên kết chịu lực, nên bố trí theo kcách MIN để gọn, tiết kiệm
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG2. Bố trí bulông
30
- Khoảng cách max:
+ Đảm bảo độ chặt của liên kết, tránh không cho nước,
hơi, bụi bẩn lọt vào trong liên kết gây ăn mòn thép.
bảo độ ổn định của bản thép (đối với cấu kiện chịu nén)
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG2. Bố trí bulông
31
- Đối với thép Hình, vị trí các dãy bulông (a, a1, a2, n) được
quy định sẵn theo kích thước tương ứng của từng loại
thép hình
III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULÔNG2. Bố trí bulông
32
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG
1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục
2. Tính toán liên kết bulông chịu mômen và lực cắt
3. Ký hiệu bulông, đinh tán trên bản vẽ
33
Chọn đường kính BL và kích thước
các bản ghép:
- Trong cùng 1 cấu kiện, chỉ nên dùng
1 loại đường kính bulông
- Chọn bulông theo công trình:
+ Thông thường: d = 20 – 24mm
+ Nặng: d = 24 – 30 mm
- Chọn bản ghép sao cho:
Abg A
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục
34
Tính toán số lượng bulông:
a) Đối với bulông thô, thường và tinh (chịu CẮT và ÉP MẶT) :
+ Số lượng bulông cần thiết được tính theo:
trong đó: [N]minb = min ([N]vb, [N]cb)
- [N]vb : cường độ chịu cắt của bu lông
- [N]cb : cường độ chịu ép mặt của bu lông
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục
min cb
Nn
N
35
+ Kiểm tra cấu kiện cơ bản bị giảm yếu do lỗ bulông:
trong đó : An - diện tích tiết diện thực của bản thép
bl - hệ số điều kiện làm việc, cho phép kể
sự làm việc dẻo của liên kết
* Đối với dầm đặc, cột và các bản nối : bl = 1,1
* Đối với kết cấu thanh của mái và sàn: bl = 1,05
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục
bl c
n
Nf
A
36
+ Tính toán diện tích thực giảm yếu do lỗ bulông:
An = A – A1
trong đó : A1 = [A1,51; A1,2,3,4,5
1 – ns2t/4u]
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục
37
b) Đối với bulông chịu kéo
+ Số lượng bulông cần thiết được tính theo:
[N]tb : khả năng chịu kéo bu lông
+ Kiểm tra bền bản thép bị giảm yếu
do lỗ bulông
ctb
Nn
N
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục
38
DÃY
HÀNG
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt(chính xác)
Giả thiết gần đúng:
trong đó: Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i
ri – cánh tay đòn của các cặp ngẫu lực Ni
1 1 2 2 ... ...i i i iM N r N r N r N r
39
axax 2 2
mm
i i
rN M
x y
r i
N i
rmax
Nmax
Q
Q M
Nmax
NM
NQ
x1xi
Y
X
y1yi
DÃY
HÀNG
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt(trường hợp liên kết cao, hẹp)
Giả thiết gần đúng:
trong đó: Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ iLi – cánh tay đòn của các cặp ngẫu lực Ni
1 1 2 2 ... ...i i i iM N L N L N L N L
40
- Các lực Ni có thể được tính qua N1 :
- Từ đó xác định được lực lớn nhất N1:
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt(trường hợp liên kết cao, hẹp)
max1 max 2
i
MLN N
L
1
1
ii
N LN
L
2 2 211 2
1
... ...i
NM L L L
L
41
- Lực lớn nhất tác dụng lên 1 bulông do M gây ra:
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt(trường hợp liên kết cao, hẹp)
max2blM
i
MLN
m L 42
- Điều kiện bền:
[N]minb = min ([N]vb, [N]cb)
[N]minb = [N]b : BL cường độ cao
[N]vb = fvb b A nv
[N]cb = d (t)min fcb b
[N]b = fhb Abn b1 (b2)min nf
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt(trường hợp liên kết cao, hẹp)
max2 min1
blM cb
MLN N
m L
43
- Liên kết bulông chịu Q:
trong đó: n – số lượng bulông trên một nửa liên kết
- Kiểm tra bền liên kết bulông chịu đồng thời cả M và Q:
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt
blQ
QN
n
2 2
minbl blM blQ cbN N N N
44
Trạng thái chịu lực Bulông
Cắt [N]vb = fvb b A nv
Ép mặt [N]cb = d (t)min fcb b
Kéo [N]tb = Abn ftb
Khả năng chịu lực của 1 bulông
- fvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu BL- b : hệ số điều kiện làm việc liên kết BL- A : diện tích tiết diện ngang thân BL – phần không bị ren- nv : số lượng mặt cắt tính toán của BL- (t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất các bản thép trượt về một phía- fcb : cường độ ép mặt tính toán của BL- d : đường kính thân bu lông- Abn : diện tích thực của tiết diện thân BL- ftb : cường độ tính toán của vật liệu BL khi chịu kéo 45
IV. TÍNH TOÁN LIÊN KẾT BULÔNG2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt
N
M
Q
N
NN
n
maxN MN N N
2 2maxQ MN N N
Kéo (hoặc nén), uốn và cắt (N, M, Q)
Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M và N)
Uốn và cắt (M và Q)
maxmax 2M
i
MLN
m L
Q
QN
n
n – số BL ở 1 phía LK
Nbl ≤ [N]blc
22
maxQ M NN N N N 46
axax 2 2
mMm
i i
rN M
x y
Ví dụ: Thiết kế đầu nối 2 mép bản thép có tiết diện 360x14mm,
chịu lực kéo N=800kN, dùng BL thô nhóm 8.8, thép CCT38
Chọn BL thô, đường kính d = 20mm,
Chọn hai bản ghép, mỗi bản dày
Diện tích hai bản ghép:
Diện tích tiết diện thép cơ bản:
bản ghép đủ bền
Khả năng chịu cắt của BL:
8bg mm
22 2.260.8 4160bgA mm
2
2 2
260.14 3640
2 4160 3640bg
A mm
A mm A mm
. . . 150.0,9.314.2 84780vb b b vvbN f A n N 47
Xác định khả năng chịu ép mặt của BL:
Lấy n=6 bulong
Kiểm tra bền bản thép giảm yếu:
Bản thép đủ bền
min
min
( ) . . 20.14.395.0,9 99540
84780
cb bcb
b vb
N d f N
N N N
min
5000005,9
84780.1cb
Nn
N
500000
184,09 210.1,1.1 231260 3.22 .14
b c
n
Nf MPa
A
48
- Đinh tán : 1 đoạn thép tròn, 1
đầu được tạo mũ sẵn, đầu kia
được tán thành mũ khi đã lắp
đinh vào liên kết
- Tính toán: như Bulông
LIÊN KẾT ĐINH TÁN
49
top related