Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng II: Vật liệu thép trong xây dựng cầu - 46 - 1 a5 min NN Hình 2.31: Sơ đồ tính toán mối hn chồng Khi hn thép góc cần chú ý mối hn đúng tâm khi chịu kéo, điều ny có nghĩa l trọng tâm các đờng hn trùng với trọng tâm tiết diện thép góc: e 2 e 1 l 2 bản thép thép góc N 1 N 2 N l 1 Hình 2.32: Sơ đồ tính toán mối hn chồng không đối xứng Diện tích yêu cầu của mối hn: c h hhh Rm N FFF . 21 =+= (2.20a) Lấy mômen tĩnh đối với trọng tâm tiết diện thép góc: + = + = = 21 1 2 21 2 1 2 2 1 1 . . 0 ee eF F ee eF F eFeF h h h h hh (2.20b) Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng II: Vật liệu thép trong xây dựng cầu - 47 - Đ2.8 liên kết đinh tán v bulông trong kết cấu thép 8.1-Liên kết đinh tán: 8.1.1-Đặc điểm chung: 1,6d 0,6d d lỗ =d+1 ữ 1,5mm d l=1,12 +1,4d Hình 2.33: Cấu tạo đinh tán Trong cầu đinh tán thờng dùng đinh có đờng kính d = 16.5ữ25mm có 1 đầu lm sẵn thnh mũ đinh, đầu kia đợc tán thnh mũ sau khi lắp đinh vo liên kết. Đinh tán đợc nung nóng tới nhiệt độ 750 o ữ1000 o C (mu sắng trắng) rồi sỏ qua lỗ, 1 đầu giữ v dùng búa đóng dẹt đầu còn lại. Dới áp lực búa khi tán, thân đinh phình ra lấp chặt lỗ. Khi tán xong, đinh nguội v co lại tạo thnh lực ép trong liên kết lm liên kết chịu ma sát. Do đó lm việc nh 1 khối liền. Sau khi tán đinh xong nhiệt độ của đinh ở 500 o C, quanh thnh lỗ 300 o C. ở nhiệt độ cao dễ lm thép bị gi gây ứng suất tập trung vì vậy phải ủ đinh trong quá trình lm nguội, tránh lm nguội đột ngột gây dòn. Yêu cầu đinh tán: Đinh tán v lỗ đinh thật khít, sai lệch không lớn hơn 1-1.5mm. Ví dụ đinh có d = 17-19-23-26 thì đờng kính lỗ 18-20-24-27, Chiều di đinh đủ để tạo thnh mũ: dl d 4.112.1 += với l tổng chiều dy bản thép tán đinh. Quy định không > 5d, nếu lớn hơn phải dùng đinh tán đầu cao (đinh tán từ 2 đầu). Thép lm đinh cần dẻo để dễ tán nên thờng dùng thép CT 2 . Các loại đầu đinh tán: 1,6d 0,5d d d 1,6d 0,7d 1,7d 0,8d d d+1 = 45 ữ 60 0 Đinh tán đầu chìm - Đinh tán nửa chìm - Đinh tán đầu cao Hình 2.34: Các loại đầu đinh tán Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng II: Vật liệu thép trong xây dựng cầu - 48 - Kỹ thuật tạo lỗ v tán đinh: Phơng pháp tạo lỗ đinh: Lỗ đinh có thể đột: sẽ lm lỗ đinh không nhẵn, xung quanh lỗ thép bị gi v tập trung ứng suất nhng phơng pháp ny nhanh. Lỗ đinh có thể khoan: sẽ cho lỗ đinh tốt hơn nhng chậm. Lỗ đinh đột rồi khoan: đột trớc để tạo lỗ nhỏ hơn từ 2ữ3mm rồi tiến hnh khoan. Phơng pháp tán đinh: Tán nguội: không dùng tán thép hợp kim. Khi đờng kính đinh 13mm dùng búa thờng v 23mm dùng búa hơi. Phơng pháp ny có u điểm l lỗ đinh khít, không có hiện tợng khe hở. Tán nóng: áp dụng cho nhiều loại đinh có đờng kính khác nhau. Phơng pháp ny thông dụng hơn. 8.1.2-Sự lm việc của đinh tán: Khi ngoại lực đủ thắng lực ma sát giữa các bản thép sẽ có sự trợt tơng đối giữa chúng. Thân đinh tì sát vo thnh lỗ, liên kết có thể bị phá hoại do cắt ngang thân đinh hoặc ép mặt. 8.1.2.1-Đinh tán chịu ép mặt: x y x y 2 2 1 3 3 em l lỗ đinh Hình 2.35: Đinh tán chịu ép mặt Dới tác dụng của lực, thân đinh ép vo thnh lỗ, tại vị trí tiếp xúc sẽ gây ra ép mặt. Có 2 khả năng xảy ra: Khi đinh lớn v bản thép mỏng: lỗ đinh bị ép mở rộng ra, tại chỗ tiếp xúc có ứng suất tập trung lớn gây biến dạng dẻo nên lỗ đinh bị phá hoại m ở đây l bản thép bị phá hoại. Khi bản thép dy v đinh nhỏ: sẽ phá hoại đinh do ép mặt. Nh vậy có thể nói sự phá hoại giữa đinh v bản thép có quan hệ giữa v d: Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng II: Vật liệu thép trong xây dựng cầu - 49 - Khi < 0.6d: bản thép bị phá hoại. Khi > 0.6d: đinh bị phá hoại. Khi = 0.6d: đinh v bản thép cùng bị phá hoại. Công thức tính khả năng chịu ép mặt của 1 đinh: [ ] dRmS d em d em = (2.21) Trong đó: +d: đờng kính đinh tán. +: chiều dy bản thép hay tổng chiều dy bản thép bị ép về 1 phía. +m: hệ số điều kiện lm việc xét đến ảnh hởng của lỗ đinh m=0.8 +R đ em : cờng độ tính toán chịu ép mặt của đinh tán, đợc lấy R đ em = (1.75ữ2)R o : khi tán ngoi công trờng lấy 1.75 v khi tán ở công xởng lấy 2.0 +R o : cờng độ chịu kéo của thép. 8.1.2.2-Đinh tán chịu cắt: a) b) Hình 2.36: Đinh tán chịu cắt a- Đinh chịu cắt 1 mặt b- Đinh chịu cắt 2 mặt Thực tế không đơn thuần đinh chịu cắt m còn chịu uốn v ma sát (chịu cắt chủ yếu khi bản thép dy). Sau khi thắng lực ma sát, đinh chạm vo thnh lỗ sau đó đinh chịu cắt v uốn. Khi tính toán chỉ tính toán đinh chịu cắt thuần túy, các ảnh hởng khác đa vo cờng độ chịu cắt của đinh R đ c . Khả năng chịu cắt 1 đinh: Khi định chịu cắt 1 mặt: [] 4 . 2 d RmS d c d c = (2.22a) Khi định chịu cắt 2 mặt: [] 4 . 2. 2 d RmS d c d c = (2.22b) Trong đó: +m: hệ số điều kiện lm việc m = 0.8 khi tán ở công xởng v 0.7 ở công trờng. +R đ c : cờng độ tính toán chịu cắt của đinh tán, đợc lấy R đ c = (0.7ữ0.8)R o . 8.1.2.3-Đinh tán chịu kéo (bị đứt đầu đinh): Đinh tán lm việc chịu kéo khi lực tác dụng song song với thân đinh. Đinh bị phá hoại khi ứng suất trong thân đinh bằng cờng độ chịu kéo của vật liệu lm đinh R đ k . Khả năng chịu kéo của 1 đinh tán: Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng II: Vật liệu thép trong xây dựng cầu - 50 - [] 4 . 2 d RmS d k d k = (2.23) Trong đó: +m: hệ số điều kiện lm việc m = 0.8 khi tán đầu chìm v nửa chìm, m=0.6 đối với đinh chịu kéo lệch tâm v m = 1 đối với các trờng hợp khác. 8.1.3-Cấu tạo mối nối đinh tán: Yêu cầu mối nối: Dễ thi công, tốn ít thép bản, dễ tiêu chuẩn hóa. Tâm của các đinh tán trùng với tâm của tiết diện thanh. Phải đủ kích thớc do yêu cầu thi công, cấu tạo v chịu lực. Các loại bố trí đinh tán: có 2 phơng pháp Kiểu ô vuông: có u điểm dễ thi công. c d a b Chiều của lực tác dụng c d a b Chiều của lực tác dụng Kiểu ô vuông Kiểu hoa mai Hình 2.37: Cấu tạo mối nối đinh tán kiểu ô vuông v hoa mai Quy định khoảng cách giữa các tim lỗ đinh: o a không < 1.5d v không > 8d v 120mm. o c không < 2d v không > 8d v 120mm. o b không < 3d v không > 24. o d không < 3d v không > 16 (nén) v 24(kéo) Khoảng cách không < 1.5d v 2d nhằm đảm bảo thép không bị cháy khi tán đinh, với d l đờng kính đinh. Các khoảng cách không > nhằm tránh cho thép các bản thép không bị ép chặt v không bị ẩm, với l bề dy bản thép mỏng nhất. Kiểu hoa mai: Khoảng cách giữa 2 hng đinh lấy nh trên. Phơng pháp ny tiết kiệm đợc thép cơ bản vì tiết diện giảm yếu ít. Chú ý: Khoảng cách đinh tán bố trí sao cho dễ thi công nên khoảng cách thờng lấy tròn số. Trong 1 công trình nên dùng 1 loại đinh tán, tối đa l 2 loại. Bố trí đinh trên các thép hình đảm bảo các quy định sau: . (2.20b) Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng II: Vật liệu thép trong xây dựng cầu - 47 - Đ2.8 liên kết đinh tán v bulông trong kết cấu thép 8.1-Liên kết đinh tán: . cờng độ chịu kéo của vật liệu lm đinh R đ k . Khả năng chịu kéo của 1 đinh tán: Giáo trình Thiết kế cầu thép Biên soạn: Nguyễn Văn Mỹ Chơng II: Vật liệu thép trong xây dựng cầu - 50 - [] 4 . . Các loại đầu đinh tán: 1,6d 0,5d d d 1,6d 0,7d 1,7d 0,8d d d+1 = 45 ữ 60 0 Đinh tán đầu chìm - Đinh tán nửa chìm - Đinh tán đầu cao Hình 2.34: Các loại đầu đinh tán Giáo trình Thiết kế cầu