Bài giảng kết cấu thép chương 2 liên kết kết cấu thép (2 2)

LIÊN KẾT BULƠNG I Các loại BL KCT II Sự làm việc liên kết BL khả chịu lực BL III Cấu tạo liên kết BL IV Tính tốn liên kết BL I CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KCT Cấu tạo chung bu lơng Bu lơng thơ bu lơng thường Bu lơng tinh Bu lơng cường độ cao Cấu tạo chung bu lông - Thân bu lơng - Mũ + Bu lơng thơ - Êcu (đai ốc) + Bu lơng thường - Long đen (đệm) + Bu lơng tinh Phân loại bu lơng: + Bu lơng cường độ cao + Bu lơng neo Cấu tạo chung bu lông - Phân loại theo độ bền từ 4.6 – 10.9: + Số đầu x 10  fu (daN/mm2) + Số đầu x số sau  fy (daN/mm2) + Cơng trình thường nên dùng lớp độ bền 4.6, 4.8, 5.6 Cường độ tính tốn chịu cắt kéo bulơng (N/mm 2) Trạng thái làm việc Cấp độ bền Ký hiệu 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 Bulông thô bu lông thường - Dlỗ = d + (2 – mm) - Rẻ, sản xuất nhanh dễ đặt vào lỗ - Khi làm việc biến dạng nhiều  khơng dùng cơng trình quan trọng có fy > 3800 daN/cm2 - Dùng làm việc chịu kéo, để định vị cấu kiện lắp ghép Bu lông tinh - Dlỗ = d + 0.3 mm, tạo lỗ khoan - Khe hở bulơng lỗ nhỏ  liên kết chặt, làm việc chịu cắt - Do tính phức tạp sản xuất lắp đặt vào lỗ  dùng - Bu lơng tinh có lớp độ bền tương tự bu lơng thơ thường Bu lông cường độ cao - Được làm từ thép hợp kim - Cường độ cao  vặn êcu chặt  Lực ma sát lớn chống lại trượt tương đối chúng - Dễ chế tạo, khả chịu lực lớn - Dùng rộng rãi, thay cho liên kết đinh tán kết cấu chịu tải trọng nặng tải trọng động II SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULƠNG & KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BULƠNG Sự làm việc liên kết bulơng thơ, bulơng thường bulơng tinh Sự làm việc chịu trượt liên kết bulơng cường độ cao Sự làm việc bulơng chịu kéo Sự làm việc lk bulơng thơ, bulơng thường bulơng tinh Các giai đoạn chịu lực: - Lực trượt < lực ma sát : thép chưa bị trượt - Lực trượt > lực ma sát : thép trượt tương - Lực trượt truyền qua liên kết = ép thân bulơng lên thành lỗ  Thân bulơng chịu cắt, uốn kéo Sự làm việc lk bulơng thơ, bulơng thường bulơng tinh - Lực trượt tăng  Liên kết làm việc giai đoạn dẻo  Phá hoại cắt ngang thân đinh  Phá hoại lực ép mặt thành lỗ Phá hoại cắt ép mặt Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục Tính tốn số lượng bulơng: a) Đối với bulơng thơ, thường tinh (chịu CẮT ÉP MẶT) : + Số lượng bulơng cần thiết tính theo: n≥ đó: N [ N ] b γ c [N]minb = ([N]vb, [N]cb) - [N]vb : cường độ chịu cắt bu lơng - [N]cb : cường độ chịu ép mặt bu lơng Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục + Kiểm tra cấu kiện bị giảm yếu lỗ bulơng: N ≤ f γ bl γ c An : An - diện tích tiết diện thực thép γbl - hệ số điều kiện làm việc, cho phép kể làm việc dẻo liên kết * Đối với dầm đặc, cột nối : γbl = 1,1 * Đối với kết cấu mái sàn: γbl = 1,05 Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục + Tính tốn diện tích thực giảm yếu lỗ bulơng: An = A – A1 : A1 = Max (A1,51, A1,2,3,4,51 – n×s2t/4u) Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục b) Đối với bulơng chịu kéo + Số lượng bulơng cần thiết tính theo: n≥ N [ N ] tb γ c [N]tb : khả chịu kéo bu lơng + Kiểm tra bền thép bị giảm yếu lỗ bulơng Tính liên kết bulơng chịu mơmen lực cắt H À N G DÃY - Giả thiết gần đúng: đĩ: M = ∑ N i Li = N1 L1 + N L2 + + N i Li Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i Li – cánh tay địn cặp ngẫu lực Ni Tính liên kết bulơng chịu mơmen lực cắt - Các lực Ni tính qua N1 : N i Li Ni = L1  N1  M =  ÷( L1 + L22 + + L2i )  L1  - Từ xác định lực lớn N1: N1 = N max MLmax = ∑ Li Tính liên kết bulơng chịu mơmen lực cắt - Lực lớn tác dụng lên bulơng M gây ra: N blM MLmax = m∑ Li Tính liên kết bulơng chịu mơmen lực cắt - Điều kiện bền: N blM MLmax = ≤ [ N ] b γ c m∑ L1 [N]minb = ([N]vb, [N]cb) [N]minb = [N]b : BL cường độ cao [N]vb = fvb × γb × A × nv [N]cb = d (Σt)min× fcb × γb [N]b = fhb × Abn × γb1 (µ/γb2)min× nf Tính liên kết bulơng chịu mơmen lực cắt - Liên kết bulơng chịu Q: N blQ Q = n đó: n – số lượng bulơng nửa liên kết - Kiểm tra bền liên kết bulơng chịu đồng thời M Q: 2 N bl = N blM + N blQ ≤ [ N ] b γ c Khả chịu lực bulơng Trạng thái chịu lực Bulơng Cắt [N]vb = fvb × γb × A × nv Ép mặt [N]cb = d (Σt)min× fcb × γb Kéo [N]tb = Abn× ftb - fvb : cường độ tính tốn chịu cắt vật liệu BL − - γb : hệ số điều kiện làm việc liên kết BL A : diện tích tiết diện ngang thân BL – phần khơng bị ren nv : số lượng mặt cắt tính tốn BL - (Σt)min : tổng chiều dày nhỏ thép trượt phía - - fcb : cường độ ép mặt tính tốn BL d : đường kính thân bu lơng Abn : diện tích thực tiết diện thân BL - ftb : cường độ tính tốn vật liệu BL chịu kéo - - n – số BL phía LK Nbl ≤ [N]bl γc N M Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M N) Q N = N N + N M max Uốn cắt (M Q) N = N +N Q M max N NN = n N M max MLmax = m∑ L2i Q NQ = n Kéo (hoặc nén), uốn cắt (N, M, Q) N = N + ( N M max + N N ) Q Ví dụ: Thiết kế đầu nối mép thép có tiết diện 260x14mm, chịu lực kéo N=500kN, dùng BL thơ nhóm 4.6, thép CCT34 Chọn BL thơ, đường kính d = 20mm, có Abl = 3,14cm2; fvb=1500daN/cm2; fu = 3400daN/cm2 Chọn ∂ bghai = 8bản mm ghép, dày Diện tích hai ghép: Abg = 2.26.0,8 = 41, 6cm Diện tích tiết diện thép2cơ bản: A = 26.1, = 36, 4cm Abg = 41, 6cm > A = 36, 4cm  ghép đủ bền Khả chịu cắt BL: [ N ] vb = f vb γ b Ab nv = 1500.0,9.3,14.2 = 8478daN Xác định khả chịu ép mặt BL: [ N ] cb = d (Σδ )min f cb γ b = 2.1, 4.3950.0,9 = 9954daN [ N ] b = [ N ] vb = 8478daN N 50000 n= = = 5,9 [ N ] b γ c 8478.1 Lấy n=6 bulong Kiểm tra bền thép giảm yếu: N 50000 ≤ f γ bγ c ⇒ = 1840,9daN ≤ 2100.1,1 = 2310daN AnBản thép đủ (bền 26 − 3.2, ) 1,  LIÊN KẾT ĐINH TÁN - Đinh tán : đoạn thép tròn, đầu tạo mũ sẵn, đầu tán thành mũ lắp đinh vào liên kết [...]... bulông A, Abn (cm2) d 16 Bước 2 ren 18 20 22 24 27 30 36 42 48 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 1 Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh b Khả năng làm việc chịu ép mặt của bulông: [N]cb = d × (Σt)min × fcb × γb - (Σt)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt... cấu tạo liên kết bulông + Liên kết đối đầu có bản ghép + Liên kết ghép chồng 1 Các hình thức cấu tạo liên kết bulông Đối với Thép Tấm: + Liên kết đối đầu có 2 bản ghép hay 1 bản ghép Đối xứng  truyền lực Tốt + Liên kết ghép chồng Số bulông phía bản đệm tăng 10% LỆCH TÂM  số BL cần tăng 10% 1 Các hình thức cấu tạo liên kết bulông Đối với Thép Hình – LK đối đầu: + Nối bằng các Bản Ghép + Nối bằng Thép. .. tay địn của các cặp ngẫu lực Ni 2 Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt - Các lực Ni có thể được tính qua N1 : N i Li Ni = L1  N1  2 M =  ÷( L1 + L 22 + + L2i )  L1  - Từ đó xác định được lực lớn nhất N1: N1 = N max MLmax = 2 ∑ Li 2 Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt - Lực lớn nhất tác dụng lên 1 bulông do M gây ra: N blM MLmax = 2 m∑ Li 2 Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt... MLmax = ≤ [ N ] min b γ c 2 m∑ L1 [N]minb = min ([N]vb, [N]cb) [N]minb = [N]b : BL cường độ cao [N]vb = fvb × γb × A × nv [N]cb = d (Σt)min× fcb × γb [N]b = fhb × Abn × γb1 (µ/γb2)min× nf 2 Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt - Liên kết bulông chịu Q: N blQ Q = n trong đó: n – số lượng bulông trên một nửa liên kết - Kiểm tra bền liên kết bulông chịu đồng thời cả M và Q: 2 2 N bl = N blM + N blQ... so le 2 Bố trí bulông - 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 2 Bố trí bulông - Khoảng cách max: + Đảm bảo độ ổn định của bản thép (đối với cấu kiện chịu nén) + Đảm bảo độ chặt của liên kết, tránh không cho nước, hơi, bụi bẩn lọt vào trong liên kết gây ăn mòn thép 2 Bố... bulông - Đối với thép Hình, vị trí các dãy bulông (a, a 1, a2, n) được quy định sẵn theo kích thước tương ứng của từng loại thép hình 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 1 Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục Chọn đường kính BL và kích thước các bản ghép: - Trong cùng 1 cấu kiện, chỉ... bulông tinh Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện được liên kết Cường độ tính toán chịu ép mặt fcb (N/mm2) của BL BL tinh BL thô và thường 340 435 395 380 515 465 400 560 505 420 600 540 440 650 585 450 675 605 480 745 670 500 795 710 520 850 760 540 905 805 2 Sự làm việc của lk bulông cường độ cao Khả năng chịu trượt của 1 bulông: [N]cb = fhb × Abn × γb1 (µ/γb2)min× nf • fhb : cường độ chịu kéo tính... 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 1 Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông (N/mm 2) Trạng thái làm việc Cấp độ bền Ký hiệu 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 8.8 10.9 Cắt fvb 150 160 190 20 0 23 0 320 400 Kéo ftb 170 160 21 0 20 0 25 0 400 500 Diện... đó : A1 = Max (A1,51, A1 ,2, 3,4,51 – n×s2t/4u) 1 Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục b) Đối với bulông chịu kéo + Số lượng bulông cần thiết được tính theo: n≥ N [ N ] tb γ c [N]tb : khả năng chịu kéo bu lông + Kiểm tra bền bản thép bị giảm yếu do lỗ bulông 2 Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt H À N G DÃY - Giả thiết gần đúng: trong đĩ: M = ∑ N i Li = N1 L1 + N 2 L2 + + N i Li Ni – lực tác... Thép Góc Thép hình cứng, độ lệch tâm ít ảnh hưởng  KHÔNG CẦN TĂNG SỐ BULÔNG 1 Các hình thức cấu tạo liên kết bulông Đối với thép hình - Liên kết CHỒNG + Đối xứng: làm việc tốt hơn + Không đối xứng: cấu kiện mềm  tăng 10% số lượng BL 2 Bố trí bulông Quy ước: Bố trí song song + 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 ... (cm2) d 16 Bước ren 18 20 22 24 27 30 36 42 48 2, 5 2, 5 2, 5 3 3,5 4,5 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 Sự làm việc lk bulơng... CẤU TẠO LIÊN KẾT BULƠNG Các hình thức cấu tạo liên kết bulơng Bố trí bulơng Các hình thức cấu tạo liên kết bulơng + Liên kết đối đầu có ghép + Liên kết ghép chồng Các hình thức cấu tạo liên kết. .. γb1 (µ/γb2)min× nf Tính liên kết bulơng chịu mơmen lực cắt - Liên kết bulơng chịu Q: N blQ Q = n đó: n – số lượng bulơng nửa liên kết - Kiểm tra bền liên kết bulơng chịu đồng thời M Q: 2 N bl =