kẾt cẤu thÉp 1 · + ĐƯỜng Đinh: các bl trên 1 đường thẳng + dÃy Đinh: song song...

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)


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


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


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


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


14


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


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


17


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



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



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



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%


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


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


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


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)


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


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


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


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]


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


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:


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:


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


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

kẾt cẤu thÉp 1 · + ĐƯỜng Đinh: các bl trên 1 đường thẳng + dÃy Đinh: song song...

Documents