Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD part 3 pdf

Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD 2.4 Cường độ chịu cắt bu lông Bu lông thường khác với bu lông cường độ cao khơng thuộc tính vật liệu m chỗ lực ép chặt xiết bu lơng khơng đ ược tính đến Bu lơng thường quy định Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 bu lông ASTM A307 Sức kháng cắt danh định bu lông c ường độ cao TTGH cường độ mối nối mà khoảng cách bu lông xa đo song song với ph ương lực tác dụng nhỏ 1270 mm lấy sau: Khi đường ren không cắt qua mặt phẳng cắt (2.7) Khi đường ren cắt mặt phẳng cắt (2.8) đó: Ab diện tích bu lơng theo đường kính danh định (mm 2), Fub cường độ chịu kéo nhỏ bu lông (MPa), v Ns số mặt phẳng cắt cho bu lông Sức kháng cắt danh định bu lông mối nố i dài 1270 mm lấy 0,80 lần trị số tính theo cơng thức 2.7 2.8 Sức kháng cắt danh định bu lông th ường ASTM A307 xác định theo công thức 2.8 Khi bề dày tệp nối bu lơng A307 lớn h ơn lần đường kính, sức kháng danh định giảm 1,0% cho 1,50 mm lớn h ơn lần đường kính Sức kháng cắt có hệ số bu lơng l , với bu lông thường bu lơng cường độ cao (bảng 1.1) VÍ DỤ 2.2 Xác định cường độ thiết kế liên kết cho hình 2.10 dựa cắt ép mặt Bản nút có chiều dày 10 mm, kéo có mặt cắt ngang 12 120 mm Sử dụng bu lơng ASTM A307, đường kính 20 mm, thép kết cấu M270 cấp 250 Hình 2.10 Hình cho ví dụ 2.2 http://www.ebook.edu.vn 37 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Lời giải Liên kết coi liên kết đơn giản bu lơng xem chịu lực Trong hầu hết trường hợp, thuận tiện xác định cường độ ứng với bu lơng rồi, sau đó, nhân với tổng số bu lơng a) Tính sức kháng cắt Bu lơng ASTM A307 có cư ờng độ chịu kéo nhỏ Diện tích mặt cắt ngang bu lông Số mặt chịu cắt bu lông: Sức kháng cắt danh định bu lơng đ ược tính theo cơng thức 2.8 Sức kháng cắt có hệ số hai bu lơng l b) Tính sức kháng ép mặt Thép kết cấu M270 cấp 250 có cường độ chịu kéo Đường kính lỗ bu lơng để tính ép mặt Fu = 400 MPa h = d + mm = 22 mm Kiểm tra ép mặt nút (bản mỏng hơn) Lỗ sát mép nút < 2d = 40 mm Lỗ khác > 2d = 40 mm Cường độ chịu ép mặt nút Cường độ chịu ép mặt (245,76 kN) lớn h ơn cường độ chịu cắt (65,149 kN) Nh vậy, sức kháng cắt bu lông định c ường độ liên kết Đáp số Xét cắt ép mặt, cường độ thiết kế liên kết 65,149 kN (chú ý rằng, số TTGH khác chưa kiểm tra cường độ chịu kéo mặt cắt giảm yếu, thực tế định c ường độ thiết kế) http://www.ebook.edu.vn 38 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD VÍ DỤ 2.3 Hãy xác định cường độ thiết kế liên kết cho hình 2.11 theo cắt bu lơng, ép mặt thép cường độ chịu kéo thép c Bu lơng đường kính 22 mm, thép A325, đường ren không cắt mặt phẳng cắt mối nối Sử dụng thép M270M, cấp 345 cho cấu kiện Hình 2.11 Hình cho ví dụ 2.3 Lời giải a) Tính sức kháng cắt: Tính cho bu lơng Bu lơng ASTM A325 có cư ờng độ chịu kéo nhỏ Diện tích mặt cắt ngang bu lông Số mặt chịu cắt bu lông: Sức kháng cắt danh định bu lơng tính theo cơng thức 2.7 Sức kháng cắt có hệ số bu lơng l Sức kháng cắt có hệ số ba bu lơng b) Tính sức kháng ép mặt Thép kết cấu M270 cấp 345W có cường độ chịu kéo Fu = 450 MPa Đường kính lỗ bu lơng để tính ép mặt h = d + mm = 24 mm Kiểm tra ép mặt cho kéo v nút http://www.ebook.edu.vn 39 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Kiểm tra ép mặt cho kéo Lỗ sát mép < 2d = 44 mm Các lỗ khác < 2d = 44 mm Cường độ chịu ép mặt cấu kiện chịu kéo l Kiểm tra ép mặt cho nút Với lỗ sát mép nút Với lỗ khác Cường độ chịu ép mặt nút l Như vậy, cường độ chịu ép mặt nút l khống chế c) Kiểm tra cường độ chịu kéo kéo Với mặt cắt nguyên: Diện tích mặt cắt nguyên kéo Sức kháng chảy có hệ số xác định theo công thức 3.1 với Với mặt cắt hữu hiệu (giảm yếu lỗ bu lông) Diện tích mặt cắt thực hữu hiệu Ae kéo tính theo cơng thức 3.3 http://www.ebook.edu.vn 40 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Ở đây, liên kết chịu lực nên U = 1,0 Như Sức kháng kéo đứt có hệ số đ ược xác định theo công thức 3.2 với Như vậy, cường độ kéo định sức kháng kéo đứt, 233,172 kN Đáp số Cường độ kéo (233,172 kN) nhỏ h ơn cường độ chịu cắt bu lông (363,33 kN) cường độ chịu ép mặt nối (477,316 kN) Vậy, cường độ thiết kế liên kết 233,172 kN Cắt khối Với mối nối chịu kéo thơng thường tiến hành thí nghiệm ta thấy có phần “khối” vật liệu (của nút cấu kiện chịu kéo) bị xé rách Ví dụ cấu kiện chịu kéo thép góc khơng cánh hình sau mơ tả tượng ta gọi tượng cắt khối Trong hình vẽ phần gạch chéo có xu hướng bị phá hoại theo mặt chịu cắt dọc ab phá hoại theo mặt chịu kéo ngang bc Q trình tính tốn ta dựa giả thiết hai mặt phá hoại mặt đạt đến cường độ phá hoại mặt đạt đến cường độ chảy Điều có nghĩa phá hoại xảy mặt chịu cắt mặt chịu kéo đạt đến giới hạn chảy phá hoại xảy mặt chịu kéo mặt chịu cắt đạt đến giới hạn chảy Cả hai mặt chịu kéo chịu nén tạo nên sức kháng cắt khối, hay sức kháng cắt khối tổng sức kháng hai mặt chịu kéo chịu cắt Hình 2.12 : Phá hoại cắt khối Xác đinh sức kháng cắt khối: - Nếu Atn ≥ 0,58A phá hoại xảy mặt chịu kéo mặt chịu cắt lúc đạt đến giới hạn chảy sức kháng cắt khối danh định tính sau: Pnbs = 0,58FyAvg + FuAtn http://www.ebook.edu.vn 41 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD - Nếu Atn < 0,58Avn phá hoại xảy mặt chịu cắt, mặt chịu kéo lúc đạt đến giới hạn chảy sức kháng cắt khối danh định tính sau: Pnbs = 0,58FuAvn + FyAtg Sức kháng cắt khối tính tốn tính sau: Prbs = bsPnbs Trong đó: Pnbs: Sức kháng cắt khối danh định Prbs: Sức kháng cắt khối tính tốn bs: Hệ số sức kháng cắt khối ( bs =0,8) Avg: Diện tích nguyên chịu cắt Avn: Diện tích thực chịu cắt Atg: Diện tích nguyên chịu kéo Atn: Diện tích thực chịu kéo 70 Pu 70 40 70 40 VÍ DỤ 2.4 Cho liên kết chịu lực hình vẽ Tính duỵệt khả chịu lực liên kết theo sức kháng cắt khối biết hai chi tiết chế tạo từ thép M270 cấp 345, bulơng đường kính d = 22mm lực dọc có hệ số TTGHCĐ Pu = 550 kN 40 70 40 70 70 55 55 Hình 2.13 : Hình cho ví dụ 2.4 Phá hoại cắt khối xảy nút kéo ta phải tính tốn sức kháng cắt khối kéo nút a Trên kéo: Diện tích thực chịu kéo Atn tính sau Atn = 12*(70 – 24) = 552 mm Diện tích thực chịu cắt Avn tính sau Avn = 2*12*(110 – 1,5*24) = 1776 mm Vậy Atn = 552 mm < 0,58Avn = 0,58*1776 = 1030,08 mm Do sức kháng cắt khối danh định tính sau: http://www.ebook.edu.vn 42 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Pnbs = 0,58FuAvn + FyAtg = 0,58*450*1776 + 345*840 = 753336 (N) = 753,34 (KN) Với diện tích nguyên chịu kéo Atg = 70*12 = 840 mm b Trên nút: Diện tích thực chịu kéo Atn tính sau Atn = 10*(70 – 24) = 460 mm Diện tích thực chịu cắt Avn tính sau Avn = 2*10*(125 – 1,5*24) = 1780 mm Vậy Atn = 460 mm < 0,58Avn = 0,58*1780 = 1032,24 mm Do sức kháng cắt khối danh định tính sau: Pnbs = 0,58FuAvn + FyAtg = 0,58*450*1780 + 345*700 = 706080 (N) = 706,08(KN) Với diện tích nguyên chịu kéo Atg = 70*10 = 700 mm Vậy sức kháng cắt khối liên kết là: Prbs = bsPnbs = 0,8*706,08 = 564,864 (kN) Vậy theo sức kháng cắt khối liên kết đảm bảo khả chịu lực 2.5 Liên kết bu lông cường độ cao chịu ma sát Liên kết bu lông cường độ cao phân loại thành liên kết chịu ma sát liên kết chịu ép mặt Một liên kết chịu ma sát liên kết mà trượt bị cản trở, nghĩa lực ma sát phải không bị vượt Trong liên kết chịu ép mặt, trượt xảy cắt ép mặt thực xảy Trong số loại kết cấu, đặc biệt l kết cấu cầu, liên kết phải chịu nhiều chu ký ứng suất đổi dấu Trong tr ường hợp vậy, mỏi bu lông l định sử dụng liên kết chịu ma sát thích hợp Tuy nhiên, hầu hết kết cấu, trượt hoàn toàn chấp nhận cần cấu tạo liên kết chịu ép mặt (Bu lông A307 đ ược sử dụng liên kết chịu ép mặt) Việc lắp đặt quy cách đạt lực kéo ban đầu quy định l cần thiết liên kết chịu ma sát Còn liên kết chịu ép mặt, yêu cầu lắp đặt bu lông thực tế chúng kéo đủ để cấu kiện li ên kết áp chặt vào Việc tính tốn liên kết chịu ép mặt bu lông c ường độ cao tiến hành tương tự bu lông thường, trình bày mục 2.2 – 2.4 Mặc dù liên kết ma sát lý thuyết không chịu cắt v ép mặt, chúng phải có đủ cường độ chịu cắt ép mặt tình có vượt tải, mà trượt xảy Để ngăn ngừa trượt, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 quy định việc tính tốn phải tiến hành với tổ hợp tải trọng sử dụng Sức kháng trượt bu lông cường độ cao, bản, hàm tích số hệ số ma sát tĩnh v lực căng trước bu lông Quan hệ phản ánh công thức xác định sức kháng tr ượt danh định bu lông cường độ cao sau http://www.ebook.edu.vn 43 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD (2.9) đó: Ns số mặt ma sát bu lông (thực tế số mặt cắt bu lông), Pt lực kéo tối thiểu yêu cầu bu lông, quy định bảng 2.3, Kh hệ số kích thước lỗ, quy định bảng 2.4, v Ks hệ số điều kiện bề mặt, quy định bảng 2.5 Bảng 2.4 Lực kéo tối thiểu yêu cầu bu lông Đường kính bu lơng (mm) Lực kéo tối thiểu u cầu bu lông Pt (kN) Bu lông A325M Bu lông A490M 16 91 114 20 142 179 22 176 221 24 205 257 27 267 334 30 326 408 36 475 595 Bảng 2.5 Các trị số K h Cho lỗ chuẩn 1,0 Cho lỗ cỡ khía rãnh ngắn 0,85 Cho lỗ khía rãnh dài với rãnh vng góc với phương lực 0,70 Cho lỗ khía rãnh dài với rãnh song song với phương lực 0,60 Bảng 2.6 Các trị số K s Cho điều kiện bề mặt loại A 0,33 Cho điều kiện bề mặt loại B 0,50 Cho điều kiện bề mặt loại C 0,33 Tiêu chuẩn loại bề mặt: Loại A: lớp cáu bẩn làm sạch, bề mặt không sơn làm thổi với lớp phủ loại A Loại B: bề mặt không sơn làm thổi với lớp phủ loại B Loại C: bề mặt mạ kẽm nóng, làm nhám bàn chải sắt sau mạ Sức kháng trượt tính tốn (có hệ số) bu lơng c ường độ cao sức kháng trượt danh định ( ) (2.10) http://www.ebook.edu.vn 44 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD 2.6 Liên kết bu lông cường độ cao chịu kéo Khi lực kéo tác dụng lên bu lông không căng trước lực kéo bu lơng lực tác dụng Tuy nhiên, bu lông kéo trước phần lớn tải trọng tác dụng sử dụng vào việc làm giảm bớt lực nén hay lực ép phận đ ược liên kết Các bu lông cường độ cao chịu kéo dọc trục phải đ ược căng đến lực quy định bảng 2.3 Lực tác dụng lên liên kết chịu kéo xác định tổng cộng lực tải trọng b ên sinh lực tác động bẩy lên bu lông Theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05, sức kháng kéo danh định bu lông cường độ cao, Tn, độc lập với lực xiết ban đầu, tính cơng thức (2.11) đó: Ab diện tích bu lơng theo đường kính danh định (mm 2) Fub cường độ chịu kéo nhỏ quy định bu lông (MPa) Tác động bẩy lên Do tác động bẩy lên gây biến dạng cấu kiện tr ong liên kết chịu kéo (hình 2.14), bu lơng cường độ cao chịu lực kéo bổ sung Lực kéo tác động bẩy tính (2.12) Hình 2.14 Tác động bẩy lên liên kết bu lông chịu kéo http://www.ebook.edu.vn 45 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD đó: Qu lực nhổ bu lơng tải trọng có hệ số, đ ược lấy không lực l âm (N) Pu lực kéo trực tiếp bu lông tải trọng có hệ số (N) a khoảng cách từ tim bu lông đến mép (mm) b khoảng cách từ tim bu lông đến chân đường hàn cấu kiện liên kết (mm) t bề dày nhỏ cấu kiện liên kết 2.7 Liên kết hàn đơn giản Liên kết hàn hình thức liên kết chủ yếu kết cấu thép Li ên kết hàn đơn giản cấu tạo, thiết kế thi cơng, chi tiết khơng gây giảm yếu mặt cắt Thông thường, cấu kiện thép hàn nối nhà máy lắp ghép công trường bu lông cường độ cao Tuy nhiên, nhược điểm liên kết hàn thường gây ứng suất dư, đặc biệt mối hàn lớn Ngoài ra, chất lượng mối hàn phụ thuộc nhiều vào công nghệ hàn trình độ người thi cơng Các mối hàn thiết kế với cường độ cường độ thép bản, đó, que hàn quy định phù hợp với loại thép kết cấu (tham khảo t ài liệu [2]) 2.7.1 Cấu tạo liên kết hàn Các loại mối hàn chủ yếu kết cấu thép l hàn góc, hàn rãnh hàn đinh tán, thơng dụng hàn góc Khi chịu lực nhỏ, đường hàn góc kinh tế khơng phải gia công mép cấu kiện hàn Khi chịu lực lớn, mối hàn rãnh có hiệu mối hàn ngấu hồn tồn vào thép Hàn đinh tán sử dụng h àn góc hay hàn rãnh Trong liên kết, sử dụng kết hợp nhiều loại đ ường hàn Các loại vật liệu hàn quy đinh sau: Thép hàn cho cơng trình cầu thống kê với que hàn yêu cầu bảng 2.7 mối hàn phải ngấu hoàn toàn Các mối hàn thiết kế với cường độ cường độ thép Bảng 2.7 Yêu cầu thép que hàn thích hợp xây dựng cầu Thép Tia hồ quang che chắn Tia hồ quang nhấn chìm Tia hồ quang khí trơ A36/M270 cấp 250 AWS A.5.1hoặc A.5.5E7016, E7018,hoặc E7028,E7016-X, E7018-X A572cấp 50/M270M AWS A5.1 or A5 E7016, AWS A5.17 AWSA5.20 F6A0-EXXX F7A0- E6XT-1.5 EXXX E7XT-1.5 AWSA5.17F7A10- AWSA5.20E7XT-1.5 http://www.ebook.edu.vn 46 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Thép Cấp 345 loại 1,2,3 Tia hồ quang che chắn Tia hồ quang nhấn chìm Tia hồ quang khí trơ EXXX E7018, E7028, E7016-X E7018-X A588/M270M AWS A5.1E7016, E7018, AWS A5.17 AWS A5.20 Cấp 345 W E7028, AWS A5.5E7016-X A5.23 A5.29 E7018-X, E7028-X, E7018-W F7A0- EXXX E7XT-15 E7015, 16, 18-C1L, C2L F8A0- EXXX E8XT-1,5NiX, W AWS A5.23 AWS A5.29 F9A0-EXXX-X E9XT1-X,E9XT5-X E8016, 18C1, C2, E8016, 18C3, E8018-W A852/M270 Cấp AWS A5.5 E9018-M 485 W A514/M270 AWS A5.5 E1018-M Cấp 690 690 W Dày 63.5mm Bảng 2.8: Các vật liệu thép hàn theo tiêu chuẩn Mĩ (Bảng 3.1 –22TCN280-01) Thép Ký hiêụ Yêu cầu tính vật liệu hàn Yêu cầu kiểm tra chứng Cấp 250 M270M (A709M) Cấp 345 loại 1, 2, (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (%) Hàn tự động thuốc: F6A0-EXXX F7A0-EXXX 330 400 415 - 550 480 - 655 300 370 400 - 565 470 - 670 22 22 27 27 - 20oC - 20oC 345 414 428min 497 315 385 415 - 600 485 - 655 22 22 27 27 - 20oC - 20oC Hàn khí bảo vệ: ER70S - 2, 3, 6, M270M (A709M) Phân loại theo AWS Hàn dây lõi thuốc: E6XT-1,5 E7XT-1,5 AASHTO (ASTM) 400 480 385 485 - 670 22 27 - 20oC Hàn tay: E7016, E7018 E7028 E7016-X, E7018-X 399 390 482 480 Hàn tự động thuốc: F7A0-EXXX 400 485 - 655 370 470 - 670 22 27 - 20oC Hàn dây lõi thuốc: E7XT-1,5 414 497 385 485 - 655 22 27 - 20oC Hàn khí bảo vệ: ER70S - 2, 3, 6, 400 480 370 470 - 670 22 27 - 20oC chảy bền chảy CVN (J) bền Không kiểm tra http://www.ebook.edu.vn 47 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Thép Ký hiêụ AASHTO (ASTM) M270M (A709M) Cấp 485 Yêu cầu tính vật liệu hàn Phân loại theo AWS Hàn tay: E9018-M chảy (MPa) Yêu cầu kiểm tra chứng bền (MPa) chảy CVN (J) bền (MPa) (MPa) (%) Không kiểm tra 540 - 620 620 Hàn tự động thuốc: F9A0-EXXX-X 540 620 - 760 510 605 - 785 17 34 - 25oC Hàn dây lõi thuốc: E9XT1-X E9XT5-X 540 540 620 - 760 620 - 760 510 510 605 - 785 605 - 785 17 17 34 34 - 25oC - 25oC 2.7.1.1 Hàn góc Mối hàn góc thực góc vng hai cấu kiện cần liên kết (hình 2.15) Mặt cắt mối hàn quy dạng tam giác vng Kích th ước đặc trưng mặt cắt mối hàn cạnh nhỏ hai cạnh vng góc tam giác, đ ược gọi chiều dày đường hàn, ký hiệu w Do đoạn đường hàn chịu tác dụng cắt, nén hay kéo theo phương, đường hàn yếu chịu cắt ln ln giả thiết bị phá hoại cắt Đặc biệt, phá hoại giả thiết xảy cắt mặt phẳng qua chỗ hẹp đ ường hàn Bề rộng nhỏ khoảng cách vng góc từ chân đường hàn tới đường huyền tam giác Hình 2.15 Mối hàn góc 2.7.1.2 Hàn rãnh Mối hàn rãnh thường sử dụng để nối hai cấu kiện nằm tro ng mặt phẳng (hình 2.16), dùng cho mối nối chữ T hay mối nối góc Trong loại mối hàn này, mép cấu kiện phải gia công để đảm bảo cho mối h àn ngấu toàn chiều dày nối http://www.ebook.edu.vn 48 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Hình 2.16 Mối hàn rãnh 2.7.1.3 Giới hạn kích thước mối hàn góc Theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05, chiều dày lớn mối hàn góc dọc theo cạnh cấu kiện liên kết lấy Chiều dày nối, nối mỏng h ơn mm Chiều dày nối trừ mm nối dày mm Chiều dày nhỏ mối hàn góc quy định bảng 2.6 Bảng 2.9 Chiều dày nhỏ đường hàn góc (Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05 ) Chiều dày chi tiết liên kết mỏng (mm) Chiều dày nhỏ đường hàn góc (mm) 20 T >20 T Chiều dài có hiệu nhỏ đường hàn góc phải lớn bốn lần chiều dày phải lớn 40 mm Các quy định cấu tạo chi tiết liên kết hàn theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 tham khảo Tài liệu [2] 2.7.2 Sức kháng tính tốn mối h àn 2.7.2.1 Mối hàn rãnh a) Mối hàn rãnh ngấu hoàn toàn Chịu lực dọc trục Sức kháng tính tốn li ên kết hàn rãnh ngấu hoàn toàn chịu nén chịu kéo trực giao với diện tích hữu hiệu song song với trục đường hàn lấy sức kháng tính tốn thép Chịu cắt Sức kháng tính tốn li ên kết hàn rãnh ngấu hồn tồn chịu cắt diện tích hữu hiệu lấy theo trị số nhỏ cho cơng thức 2.13 60% sức kh tính toán chịu kéo thép http://www.ebook.edu.vn 49 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD (2.13) cường độ phân loại thép đ ường hàn hệ số sức kháng đối với thép h àn (bảng 1.1) b) Mối hàn rãnh ngấu cục Chịu lực dọc trục Sức kháng tính tốn li ên kết hàn rãnh ngấu cục chịu kéo chịu nén song song với trục đường hàn chịu nén trực giao với diện tích hữu hiệu đ ược lấy sức kháng tính tốn thép Sức kháng tính tốn liên kết hàn rãnh ngấu cục chịu kéo trực giao với diện tích hữu hiệu lấy theo trị số nhỏ cho công thức 2.14 sức kháng tính tốn chịu kéo thép (2.14) đó, hệ số sức kháng thép h àn (bảng 1.1) Chịu cắt Sức kháng tính tốn li ên kết hàn rãnh ngấu cục chịu cắt song song với trục đường hàn lấy theo trị số nhỏ sức kháng có hệ số vật liệu liên kết quy định điều 6.13.5 (Ti chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05), cho công thức 2.15 (2.15) đó, hệ số sức kháng thép h àn (bảng 1.1) 2.7.2.2 Mối hàn góc Chịu lực dọc trục Sức kháng tính tốn li ên kết đường hàn góc chịu nén chịu kéo song song với trục đường hàn lấy sức kháng tính tốn thép c Chịu cắt Sức kháng tính tốn đường hàn góc chịu cắt diện tích hữu hiệu lấy theo trị số nhỏ cho công thức 2.16 sức kháng có hệ số vật liệu li ên kết quy định điều 6.13.5 (2.16) cường độ phân loại thép đường hàn hệ số sức kháng đối với thép h àn (bảng 1.1) http://www.ebook.edu.vn 50 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Sức kháng có hệ số vật liệu li ên kết liên kết chịu cắt quy định nhằm đảm bảo không xảy phá hoại cắt cấu kiện li ên kết (hình 2.17), phải lấy theo cơng thức 2.17 (2.17) (2.18) đó, Ag diện tích nguyên chịu cắt cấu kiện liên kết, Fy cường độ chảy thép liên kết hệ số sức kháng cắt ( ) Hình 2.17 Đường hàn góc chịu cắt Cần phải kiểm tra c ường độ chịu cắt cơng son Diện tích hữu hiệu đường hàn góc chiều dài hữu hiệu đường hàn nhân với chiều dày tính tốn mối hàn, khoảng cách nhỏ từ chân đ ường hàn đến mặt mối hàn (hình 2.18) Trong phần lớn toán liên kết hàn, phân tích thiết kế, nên sử dụng cường độ đơn vị chiều dài đường hàn (hoặc cường độ thân đường hàn, cường độ thép bản, tuỳ theo giá trị nhỏ hơn) Cách tiếp cận minh hoạ ví dụ sau HÌnh 2.18 Mặt cắt tính tốn đường hàn góc http://www.ebook.edu.vn 51 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD VÍ DỤ 2.5 Một thép dẹt chịu kéo dọc trục đ ược liên kết vào nút hình 2.19 Đường hàn góc có chiều dày mm chế tạo que hàn E70XX có cường độ Sử dụng thép kết cấu loại M270, cấp 250 Giả thiết cường độ chịu kéo kéo đảm bảo Hãy xác định cường độ thiết kế liên kết hàn Hình 2.19 Hình cho ví dụ 2.5 Lời giải Do đường hàn bố trí đối xứng với trục dọc cấu kiện, li ên kết xem liên kết đơn giản khơng có tải trọng bổ sung lệch tâm Chiều dày tính tốn đường hàn (0,707 6) Khả chịu cắt đơn vị chiều dài (1 mm) đường hàn Khả chịu cắt đơn vị chiều dài nối mỏng (bản nút) → Cường độ đường hàn định Khả chịu lực toàn liên kết Đáp số Cường độ thiết kế liên kết hàn 197,52 kN VÍ DỤ 2.6 Một thép dẹt có kích thước 12 100 mm2 thép M270, cấp 250 chịu kéo tâm với lực kéo có hệ số 210 kN Tha nh kéo hàn vào nút có chiều dày 10 mm hình 2.20 Hãy thiết kế liên kết hàn http://www.ebook.edu.vn 52 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Hình 2.20 Hình cho ví dụ 2.6 Lời giải Đối với thép M270, cấp 250, thường dùng loại que hàn E70XX có Thử chọn đường hàn có kích thước tối thiểu w = mm Khả chịu lực đ ơn vị chiều dài đường hàn, tính ví dụ 2.5, 987,6 N/mm Khả chịu cắt đơn vị chiều dài nối mỏng (bản nút) → Cường độ đường hàn định Chiều dài đường hàn cần thiết thoả mãn yêu cầu chiều dài tối thiểu đường hàn 4w = 24 mm 40 mm Đáp số Vậy, sử dụng hai đường hàn song song nhau, đường hàn dài 110 mm 2.8 Các trường hợp liên kết lệch tâm Liên kết lệch tâm liên kết mà đó, hợp lực tác dụng không qua trọng tâm bu lơng đ ường hàn Nếu liên kết có mặt phẳng đối xứng th ì trọng tâm diện tích chịu cắt bu lơng đ ường hàn sử dụng làm điểm tham chiếu khoảng cách vng góc từ đường tác dụng tải trọng đến trọng tâm n ày gọi độ lệch tâm Mặc dù hầu hết liên kết thực tế chịu lực lệch tâm nh ưng nhiều trường hợp, độ lệch tâm nhỏ bỏ qua 2.8.1 Liên kết bu lông lệch tâm chịu cắt Liên kết công son vào cột hình 2.1d ví dụ liên kết bu lơng chịu cắt lệch tâm Có hai cách tiếp cận để giải b ài tốn: phân tích đàn hồi theo truyền http://www.ebook.edu.vn 53 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD thống phân tích cường độ giới hạn Phần sau trình bày cách tính liên kết bu lơng lệch tâm phân tích đàn hồi Cách tính tốn theo phân tích c ường độ giới hạn tham khảo tài liệu [5] Phân tích đàn hồi Tải trọng P tác dụng lệch tâm thay lực P tác dụng trọng tâm cộng với mô men M = P.e, với e độ lệch tâm Dưới tác dụng tải trọng tâm P, bu lông chịu tác dụng phần lực chia , với n số bu lông Dưới tác dụng mô men, nội lực bu lơng đ ược xác định coi ứng suất cắt bu lông xoắn mặt cắt ngang diện tích mặt cắt ngang bu lông Như vậy, ứng suất cắt bu lơng đ ược tính theo cơng thức xoắn (2.19) D khoảng cách từ trọng tâm diện tích tới điểm cần tính ứng suất J mơ men qn tính cực diện tích quanh trọng tâm ứng suất fv vng góc với d Nếu áp dụng định lý trục song song, J cho tồn thể diện tích xấp xỉ Ở đây, giả thiết tất bu lông có c ùng diện tích Cơng thức 2.19 đ ược viết thành lực cắt bu lông mô men sinh l Hai thành phần lực cắt xác định cộng vec tơ để tạo thành hợp lực p minh hoạ hình 2.21 Kích thước bu lông chọn theo nội lực lớn bu lông http://www.ebook.edu.vn 54 ... http://www.ebook.edu.vn 38 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD VÍ DỤ 2 .3 Hãy xác định cường độ thiết kế liên kết cho hình 2.11 theo cắt bu lơng, ép mặt thép cường độ chịu kéo thép c... http://www.ebook.edu.vn 48 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD Hình 2.16 Mối hàn rãnh 2.7.1 .3 Giới hạn kích thước mối hàn góc Theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05, chiều... lấy theo trị số nhỏ cho công thức 2. 13 60% sức kh tính tốn chịu kéo thép http://www.ebook.edu.vn 49 Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 AASHTO LRFD (2. 13) cường độ phân loại thép