Câu hỏi và lời giải kết cấu thép

Câu hỏi và lời giải kết cấu thép, đề bài và lời giải kết cấu thép, đề cương và lời giải kết cấu thép 1, đề bài và lời giải môn kết cấu thép 1, bài tập và lời giải kết cấu thép nhẹ, bài tập và lời giải cơ kết cấu 1, đề bài và lời giải kết cấu thép 1

Try your best!

-Việc tính t o án kết cấu thép có độ tin c ậ y cao Thép có cấu trúc khá đồng đều, mô đun đàn hồi

lớn Trong phạm vi làm việc đàn hồi, kết cấu thép khá phù hợp với các giả thiết cơ bản của sức bền vật liệu đàn hồi(như tính đồng chất, đẳng hướng của vật liệu, giả thiết mặt cắt phẳng, nguyên lý độc lập tác dụng)

-K ế t c ấ u t h ép “n h ẹ” n h ất so với các kết cấu làm bằng vật liệu thông thường khác (bê tông, gạch đá, gỗ) Độ nhẹcủa kết cấu được đánh giá bằng hệ số c = γ/F, là tỷ số giữa tỷ trọng γ của vật liệu và cường độ F của nó Hệ số ccàng nhỏ thì vật liệu càng nhẹ Trong khi bê tông cốt thép (BTCT) có c = 24.10-4 1/m, gỗ có c = 4,5.10-4 1/m, thì

hệ số c của thép chỉ là c = 3,7.10-4 1/m

-Kết cấu thép thích hợp với thi công lắp ghép và có khả năng cơ giới hoá cao trong chế tạo Các cấu kiện thép dễđược sản xuất hàng loạt tại xưởng với độ chính xác cao Các liên kết trong kết cấu thép (đinh tán, bu lông, hàn)tương đối đơn giản, dễ thi công

-Kết cấu thép không thấm chất lỏng và chất khí do thép có độ đặc cao nên rất thích hợp để làm các kết cấu chứađựng hoặc chuyển chở các chất lỏng, chất khí

-So với kết cấu bê tông, kết cấu thép dễ kiểm nghiệm, sửa chữa và tăng cường

b) Nhược điểm Kết cấu thép dễ bị han gỉ, đòi hỏi phải có các biện pháp phòng chống và bảo dưỡng khá tốnkém Đặc biệt, yêu cầu chống gỉ cao đặt ra cho các kết cấu cầu làm việc trong môi trường xâm thực lớn

-Thép chịu nhiệt kém Ở nhiệt độ trên 4000C, biến dạng dẻo của thép sẽ phát triển dưới tác dụng của tĩnh tải (từbiến của thép) Vì thế, trong những môi trường có nhiệt độ cao, nếu không có những biện pháp đặc biệt để bảo vệthì không được phép sử dụng kết cấu bằng thép

c) Phạm vi sử dụng của KCT

-KCT được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, xây dựngGTVT, các lĩnh vực khác, ) Do những ưu điểm nói trên, kết cấu thép được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vựcxây dựng Tuy nhiên, kết cấu thép đặc biệt có ưu thế trong các kết cấu vượt nhịp lớn, đòi hỏi độ thanh mảnh cao,chịu tải trọng nặng và những kết cấu đòi hỏi tính không thấm

d) Các biện pháp chống gỉ cho KCT

-Sơn bảo vệ để cách ly thép với các tác nhân ăn mòn từ môi trường bên ngoài

-Mạ kim loại:ví dụ như mạ kẽm

-Sử dụng thép hợp kim để chống han gỉ

-Sử dụng thép ở nơi thích hợp,đồng thời kết cấu thiết kế phải thông thoáng,tiện cho việc kiểm tra và bảo dưỡng

2 Trình bày khái niệm các tính chất cơ học chủ yếu của thép, khái niệm về quá trình luyện thép, ảnh hưởng của các thành phần hóa học trong thép đến tính chất cơ lý của thép, phân loại thép theo thành phầnhóa học của thép và theo phương pháp để lắng thép.

Trả lời:

*Các thuộc tính cơ bản của thép là thể hiện ở cường độ chảy, cường độ chịu kéo đứt, độ dẻo,

độ rắn và độ dai Thí nghiệm với mẫu thép chịu kéo một phương, ta có đường cong quan hệ

ứng suất - biến dạng điển hình như hình vẽ

-Cường độ chảy (Fy) là trị số ứng suất mà tại đó xảy ra sự tăng biến dạng mà ứng suất không

tăng

-Cường độ chịu kéo (Fu) là trị số ứng suất lớn nhất đạt được trong thí nghiệm kéo

-Độ dẻo là chỉ số của vật liệu phản ánh khả năng giữ được biến dạng quá đàn hồi mà không

xảy ra phá hoại Nó có thể được tính bằng tỷ số giữa độ giãn khi phá hoại và độ giãn ở điểm

chảy đầu tiên

-Độ rắn là thuộc tính của vật liệu cho phép chống lại sự mài mòn bề mặt

-Độ dai là thuộc tính của vật liệu cho phép tiêu hao năng lượng mà không xảy ra phá hoại

*Quá trình luyện thép

Luyện thép là quá trình nung nóng chảy các nguyên liệu thành phần bao gồm quặng sắt, than

cốc, đá vôi và các phụ gia hóa học khác, tạo ra sản phẩm chính là phôi thép

Phôi thép hay thép bán thành phẩm là một hợp chất có thành phần chính là sắt và các nguyên

tố hóa học khác như Al, Cu, Zn, Ni, Mn, Cr, Si, C, S, P, N,

*Ảnh hưởng của của các nguyên tố hóa học

Các nguyên tố hóa học trong thép có ảnh hưởng rất lớn tới các tính chất cơ lý của thép

C: làm tăng cường độ và độ cứng của thép, nhưng lại làm giảm tính dẻo, tính dai và tính hàn

Cr, Cu: nâng cao cường độ và tính chống gỉ của thép

Al, Si: khử ôxi trong thép nóng chảy, làm cho thép đồng nhất hơn

Mn: Kiềm chế ảnh hưởng xấu của S

S: có hại, làm giảm tính dẻo, tính dai, tính hàn và chất lượng bề mặt của thép

P: nói chung là có hại,

* Phân loại thép

Theo thành phần hoá học của thép: 2 loại

- Thép các bon: là thép có chứa C ≤ 1,7% và không chứa các nguyên tố kim loại khác

Tùy theo hàm lượng C, người ta lại chia thép các bon làm 3 loại

+ Thép các bon thấp (C ≤ 0,22%): là loại được sử dụng chủ yếu trong xây dựng, nên

nó còn được gọi là thép xây dựng hay thép công trình

+ Thép các bon vừa (0,22% < C ≤ 0,6%): là loại được sử dụng chủ yếu trong chế tạo

máy

+ Thép các bon cao (0,6% < C ≤ 1,7%): là loại được sử dụng chủ yếu trong chế tạo

dụng cụ

- Thép hợp kim: là thép có chứa thêm các nguyên tố hóa học khác như Al, Cu, Zn, Ni,

Cr, Mn, Si, nhằm nâng cao chất lượng của thép, như tăng độ bền, tăng tính chống gỉ Tùy

theo hàm lượng của các nguyên tố kim loại thêm vào thép, người ta chia thép hợp kim làm 3

loại: Thép hợp kim thấp, vừa và cao Trong đó, thép hợp kim thấp (hàm lượng các nguyên tố

kim loại thêm vào ≤ 2,5%) được sử dụng chủ yếu trong xây dựng

*Theo phương pháp để lắng thép: Thép nóng chảy từ lò luyện được rót qua các khuôn và để

nguội cho kết tinh lại Tùy theo phương pháp để nguội (lắng), ta chia thép làm 3 loại

- Thép sôi: Khi thép nguội, do có nhiều bọt khí như O2, CO2, N2, bốc ra (trông như

sôi), các bọt khí này tạo nên những chỗ không đồng nhất trong cấu trúc của thép Thép sôi có

chất lượng không tốt, dễ bị phá hoại giòn, lão hóa

- Thép tĩnh: khi thép nguội, người ta đã cho thêm vào một số phụ gia hóa học Các phụ

gia hóa học này sẽ tác dụng với các bọt khí, tạo lên các lớp xỉ nổi trên bề mặt, do vậy cấu trúc

của thép rất đồng nhất và đặc chắc Thép tĩnh có chất lượng tốt và chịu lực động tốt hơn,vì vậy giá thành cũng đắthơn

- Thép nửa tĩnh: là thép trung gian giữa 2 loại thép trên, do các bọt khí không được

khử hoàn toàn.nên chất lượng và giá thành cũng là trung gian giữa 2 loại trên

3 Trình bày khái niệm các tính chất cơ học chủ yếu, ứng suất dư, gia công nhiệt của thép, nêu các sảnphẩm thương mại và các loại thép công trình theo 22 TCN 272-05.

Trả lời:

*Gia công nhiệt

Để nâng cao các tính chất cơ lý của thép, người ta thường sử dụng phương pháp gia công

nhiệt Có 2 loại gia công nhiệt:

- Gia công nh i ệt làm n g uội c h ậ m : là phương pháp tôi bình thường đã được tiêu chuẩn

hóa Nó bao gồm việc nung nóng chảy thép đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt một thời gian

thích hợp, tiếp theo làm nguội chậm trong không khí Phương pháp này làm tăng tính dẻo,

tính dai, giảm độ cứng và khử ứng suất dư

- Gia công nh iệt là m nguội nhanh : được sử dụng chủ yếu cho thép cầu, quá trình còn

0

được gọi là tôi nhúng Nó bao gồm việc nung nóng thép đến khoảng 900 C, giữ nhiệt độ một

thời gian, sau đó làm lạnh nhanh bằng cách nhúng vào một bể dầu hoặc nước Sau khi nhúng

0

thép được đốt nóng khoảng 500 C, giữ nhiệt độ, sau đó làm nguội chậm Tôi và nhúng làm

thay đổi vi cấu trúc của thép, làm phát triển cường độ, độ cứng và độ dẻo dai của thép

* Ứng suất dư

Ứng suất tồn tại trong các bộ phận kết cấu mà không do tác động của bất kỳ ngoại lực nào

được gọi là ứng suất dư Điều quan trọng là nhận biết sự có mặt của nó vì ứng suất dư ảnh

hưởng đến cường độ của các cấu kiện chịu lực Ứng suất dư có thể phát sinh trong quá trình

gia công nhiệt, gia công cơ học hay quá trình luyện thép Ứng suất dư do gia công nhiệt hình

thành khi sự nguội xảy ra không đều Ứng suất dư do gia công cơ học xảy ra do biến dạng dẻo

không đều khi bị kích ép Ứng suất dư do luyện kim sinh ra do sự thay đổi cấu trúc phân tử

của thép

Khi mặt cắt ngang được chế tạo bằng hàn ba chiều, ứng suất dư xuất hiện ở cả ba chiều Sự

đốt nóng và nguội đi làm thay đổi cấu trúc của kim loại và sự biến dạng thường bị cản trở, gây

ra ứng suất dư kéo có thể đạt tới 400 MPa trong mối hàn

Nhìn chung, các mép của tấm và thép bình thường chịu ứng suất dư nén, khi được cắt bằng

nhiệt thì chịu ứng suất dư kéo Các ứng suất này được cân bằng với ứng suất tương đương có

dấu ngược lại ở vị trí khác trong cấu kiện Hình 1.4 biểu diễn một cách định tính sự phân bố

tổng thể ứng suất dư trong các thanh thép hàn và cán nóng Chú ý rằng, các ứng suất trong

hình này là ứng suất dọc thanh

Một nguyên tắc cơ bản để xác định ứng suất dư là thớ nguội lạnh trước chịu ứng suất dư nén,

thớ nguội lạnh sau chịu ứng suất dư kéo

*Các sản phẩm thương mại và các loại thép công trình theo 22 TCN 272-05.

-Thép các bon công trình: Một trong những đặc trưng chủ yếu của thép các bon công trình là có điểm chảy đượcnhận biết rõ và tiếp theo là một thềm chảy dài Nó biểu thị tính dẻo tốt, cho phép phân phối lại ứng suất cục bộ màkhông đứt gãy Thuộc tính này làm cho thép các bon đặc biệt phù hợp khi sử dụng làm chi tiết liên kết Thép cácbon có tính hàn tốt và thích hợp cho bản, thanh và các thép cán định hình trong xây dựng

-Thép hợp kim thấp cường độ cao: Các thép này có thành phần hoá học được hạn chế để phát triển cường độchảy và cường độ kéo đứt lớn hơn thép các bon nhưng lượng kim loại bổ sung nhỏ hơn trong thép hợp kim Cường

độ chảy cao hơn (Fy = 345 MPa) đạt được trong điều kiện cán nóng hơn là qua gia công nhiệt Thép hợp kim thấpcường độ cao có tính hàn tốt và thích hợp cho bản, thanh và các thép cán định hình trong xây dựng Các hợp kimnày có sức kháng gỉ trong không khí cao hơn

-Thép hợp kim thấp gia công nhiệt:

Thép hợp kim thấp cường độ cao có thể được gia công nhiệt để đạt được cường độ chảy cao hơn (Fy = 485 MPa) Thành phần hoá học cho các cấp 345W và 485W là gần như nhau Việc xử lý nhiệt (tôi thép) làm thay đổi cấu trúc

vi mô của thép và làm tăng cường độ, độ rắn và độ dai

- Thép hợp kim gia công nhiệt cường độ cao : Thép hợp kim là loại thép có thành phần hoá học không phải nhưtrong thép hợp kim thấp cường độ cao Phương pháp gia công nhiệt tôi nhúng được thực hiện tương tự như đối vớithép hợp kim thấp nhưng thành phần khác nhau của các nguyên tố hợp kim làm phát triển cường độ cao hơn (Fy =

690 MPa) và tính dai lớn hơn ở nhiệt độ thấp

ROAD & BRIDGE

4 Trình bày phương trình tổng quát của các trạng thái giới hạn, giải thích các đại lượng trong công thức,nêu yêu cầu tính toán đối với các TTGH khi thiết kế kết cấu thép theo 22 TCN 272-05

Trả lời:

Tiêu chuẩn TK cầu 22 TCN 272-05 dựa theo phương pháp thiết kế của LRFD Công thức

tổng quát (cơ bản) của tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 là  ηi .γi .Qi  φRn  Rr

Trong đó:

Qi =Hiệu ứng tải trọng thứ i theo qui định ( nội lực do tải trọng hoặc các tác động bên ngoài sinh ra)

γi = hệ số tải trọng theo thống kê

Rn = sức kháng danh định của kết cấu

φ = hệ số sức kháng theo thống kê của sức kháng danh định

Rr =sức kháng tính toán (có hệ số) của kết cấu

 hệ số điều chỉnh tải trọng ηi= ηD.ηR.ηI≥0,95

 D hệ số dẻo

 R hệ số dư thừa

 I hệ số xét tới tầm quan trọng của kết cấu

Hai hệ số đầu có liên quan tời cường độ của kết cấu, hệ số thứ 3 có liên quan tới sự làm việc của kết cấu ở trạngthái giới hạn sử dụng

Trừ trạng thái giới hạn cường độ, đối với tất cả các TTGH khác, ηD = ηR = 1,0

Tính dẻo là một yếu tố quan trọng đối với sự an toàn của cầu Nhờ tính dẻo, khi một bộ phận chịu lực quá tải nó sẽphân bố nội lực sang các bộ phận khác, do đó kết cấu có dự trữ độ bền Nếu vật liệu không dẻo thì kết cấu sẽ bị pháhoại đột ngột khi bị quá tải ⇒ phá hoại giòn

Tính dư

Tính dư có tầm quan trọng đặc biệt đối với khoảng an toàn của kết cấu cầu Một kết cấu siêu

tĩnh được xem là dư thừa vì nó có nhiều liên kết hơn so với yêu cầu cân bằng tĩnh học Các kết cấu có nhiềuđường truyền lực và kết cấu liên tục cần được sử dụng trừ khi có những lý do bắt buộc khác Khái niệm nhiềuđường truyền lực là tương đương với tính dư thừa Các đường truyền lực đơn hay các kết cấu cầu không dư đượckhuyến cáo không nên sử dụng Các bộ phận hoặc cấu kiện chính mà sự hư hỏng của chúng gây ra sập đổ cầu phảiđược coi là có nguy cơ hư hỏng và hệ kết cấu liên quan không có tính dư, các bộ phận có nguy cơ hư hỏng có thểđược xem là phá hoại giòn

Tầm quan trọng trong khai thác

Điều quy định này chỉ dùng cho trạng thái giới hạn cường độ và trạng thái giới hạn đặc biệt

Chủ đầu tư có thể công bố một cầu hoặc bất kỳ cấu kiện hoặc liên kết nào của nó là loại cầu

quan trọng trong khai thác

ROAD & BRIDGECác trạng thái giới hạn theo 22 TCN 272-05

TTGH là trạng thái mà vượt qua nó kết cấu hay một bộ phận nào đó không hoàn thành đượcnhiệm vụ mà thiết kế đề ra Tiêu chuẩn 05 đề cập tới 4 TTGH như sau:

1 TTGH sử dụng

TTGHSD phải xét đến như một biện pháp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và bềrộng vết nứt dưới điều kiện sử dụng bình thường

2 Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn

Trạng thái giới hạn mỏi phải được xét đến trong tính toán như một biện pháp nhằm hạn chế vềbiên độ ứng suất do một xe tải thiết kế gây ra với số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến

Trạng thái giới hạn phá hoại giòn phải được xét đến như một số yêu cầu về tính bền của vậtliệu theo Tiêu chuẩn vật liệu

3 Trạng thái giới hạn cường độ

Trạng thái giới hạn cường độ phải được xét đến để đảm bảo cường độ và sự ổn định cục bộ và

ổn định tổng thể được dự phòng để chịu được các tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê, được định ra để cầu chịu được trong phạm vi tuổi thọ thiết kế của nó

Trạng thái giới hạn cường độ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xetiêu chuẩn của cầu không xét đến gió

Trạng thái giới hạn cường độ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượtquá 25m/s

Trạng thái giới hạn cường độ III: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩncủa cầu với gió có vận tốc 25m/s

4 Trạng thái giới hạn đặc biệt

Trạng thái giới hạn đặc biệt phải được xét đến để đảm bảo sự tồn tại của cầu khi động đấthoặc lũ lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va Những sự cố này thường xảy ra với chu kỳ lớn tuổithọ thiết kế của cầu, nên được coi là những sự cố đặc biệt và tại mỗi thời điểm, chỉ xét đến một sự cố Tuy nhiên những sự cố này có thể được tổ hợp với lũ lụt lớn (T = 100 ÷ 500năm) hoặc với các ảnh hưởng của xói lở

6 Tại sao phải thực hiện liên kết trong kết cấu thép? So sánh ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của các hình thức liên kết chủ yếu trong kết cấu thép (liên kết hàn, liên kết bu lông, liên kết đinh tán).

Trả lời:

6.1 Lý do phải thực hiện liên kết trong kết cấu thép

Chúng ta phải thực hiện liên kết trong KCT vì:

- Do yêu cầu về cấu tạo

- Do hạn chế về mặt vật liệu, vận chuyển, lắp ráp,

Do vậy, liên kết trong KCT là rất phổ biến và quan trọng, cần được đặc biệt quan tâm

6.2 Các hình thức liên kết trong kết cấu thép

Cho đến nay, trong KCT người ta đã sử dụng chủ yếu các phương pháp liên kết sau:

- Liên kết đinh tán

- Liên kết bu lông

- Liên kết hàn

- Liên kết keo dán,

Trong các kết cấu thép hiện nay, hai loại liên kết thường được sử dụng nhất là liên kết đinh và

liên kết hàn Hình 2.1 giới thiệu một số dạng liên kết phổ biến trong kết cấu thép

Liên kết đinh là cụm từ chung dùng để chỉ các loại liên kết có dạng thanh thép tròn xâu qua lỗ

của các bộ phận cần liên kết Như vậy, đinh đại diện cho đinh tán, bu lông, bu lông cường độ

cao, chốt …Trong đó loại liên kết đinh được sử dụng nhiều nhất và được đề cập trong chương

này là liên kết bằng bu lông thường và liên kết bằng bu lông cường độ cao

Liên kết hàn có thể được dùng cho các mối nối ngoài công trường nhưng nói chung, chủ yếu

được sử dụng để nối các bộ phận trong nhà máy

Tuỳ theo trường hợp chịu lực, các liên kết được phân chia thành liên kết đơn giản hay liên kết

chịu lực đúng tâm, và liên kết phức tạp hay liên kết chịu lực lệch tâm

7 Trình bày cấu tạo bu lông, các hình thức liên kết bằng bu lông, các cách bố trí bu lông và nguyên tắcchọn bản ghép trong liên kết bu lông.

Trả lời: Bu lông trong kết cấu thép cho đến nay có nhiều loại như bu lông thường, bu lông tinh chế, bu

lông cường độ cao Bl thường và bl cường độ cao là hai loại bu lông được sử dụng nhiều nhất hiện nay

Bu lông thường và bu lông cườg độ cao đều có hình dạng như sau:

Đặc điểm cấu tạo khác nhau

Bu lông thường:

Bu lông thường được chế tạo theo tiêu chuẩn ASTM A307, thép làm bu lông là thép các bon

thấp Cường độ chịu kéo của thép bu lông thường theo ASTM A307 cấp A là Fub = 420 MPa

Bu lông A307 có thể có đầu dạng hình vuông, lục giác hoặc đầu chìm Bu lông thép thường

không được phép sử dụng cho các liên kết chịu mỏi

Bu lông cường độ cao:

Bu lông cường độ cao được chế tạo theo ASTM A325/A325M hoặc A490/490M, thép làm bu

lông là thép cường độ cao Theo ASTM A325M thì cường độ chịu kéo của thép bu lông

cường độ cao là Fub = 830MPa cho các đường kính d = 16 ÷ 27 mm và Fub = 725 MPa cho các

đường kính d = 30 ÷ 36 mm Bu lông cường độ cao có thể dùng trong các liên kết chịu ma sát

hoặc liên kết chịu ép mặt

Các hình thức liên kết bl:

- Đối với thép tấm:có thể dùng một lk đối đầu có 2 bản ghép hoặc 1 bản ghép hoặc có thể dùng 1 lk chồng

-Đối với thép hình:khi lk đố đầu các thép hình được nối bằng các bản ghép và có thể nối bằng thép góc

Cách bố trí bl:

-Để tiện cho việc chế tạo và thực hiện liên kết, trong cùng một liên kết, tốt nhất chỉ nên dùng

một loại bu lông

-Khi bố trí các bu lông ta nên bố trí càng đơn giản càng tốt Do vậy, người ta thường bố trí bu

lông theo 2 kiểu là bố trí đều hay bố trí // và bố trí so le hay bố trí hoa mai

-Số bu lông trên một dãy đinh phải chọn tối thiểu là 2 bu lông

-Khoảng cách từ tm tới tim của 2 bu lông không nhỏ hơn 3d với d là đường kính của bu lông

-K/c từ tim lỗ tới cấu kiện nói chung không lớn hơn 8 lần chiều dày của thanh nối mỏng nhất và không lớn hơn

125mm

Nguyên tắc chọn bản ghép trong liên kết bu lông:

10 10Try your best!

Khi chọn kích thước bản ghép, ta phải tuân thủ nguyên tắc: tổng diện tích của các bản ghép

phải ≥ diện tích của bản thép được nối, đồng thời sự phân bố của các bản ghép cũng phải

giống như của cấu kiện được liên kết

8 Trình bày các loại lỗ bu lông và phạm vi sử dụng của chúng, các loại khoảng cách và ý nghĩa của các quy định về khoảng cách trong liên kết bu lông (có hình vẽ minh hoạ).

Lỗ quá cỡ có thể dùng trong mọi lớp của liên kết bu lông cường độ cao chịu ma sát Không

dùng lỗ quá cỡ trong liên kết kiểu ép mặt

Lỗ ô van:

 Lỗ ô van ngắn có thể dùng trong mọi lớp của liên kết chịu ma sát hoặc ép mặt Trong liên kết

chịu ma sát, cạnh dài lỗ ô van được dùng không cần chú ý đến phương tác dụng của tải trọng,

nhưng trong liên kết chịu ép mặt, cạnh dài lỗ ô van cần vuông góc với phương tác dụng của

tải trọng

 Lỗ ô van dài chỉ được dùng trong một lớp của cả liên kết chịu ma sát và liên kết chịu ép mặt

 Lỗ ô van dài có thể được dùng trong liên kết chịu ma sát không cần chú ý đến phương tác

dụng của tải trọng, nhưng trong liên kết chịu ép mặt, cạnh dài lỗ ô van cần vuông góc với

phương tác dụng của tải trọng

Các loại khoảng cách và ý nghĩa của các quy định về khoảng cách trong liên kết bu lông:

 Le = khoảng cách cuối, là khoảng cách từ bu lông ngoài cùng đến mép thanh đo theo

phương // với phương tác dụng của tải trọng

 d =đường kính bu long

 dh = đường kính lỗ bu long

Tiêu chuẩn 05 quy định:

- Khoảng cách tối thiểu giữa các bu lông: Khoảng cách từ tim đến tim bu lông 2 bu

lông tối thiểu là 3d với d là đường kính bu lông

- Khoảng cách tối đa giữa các bu lông bít: Khoảng cách giữa các bu lông của hàng bu

lông đơn ngoài kề với cạnh tự do của bản nối hay thép hình phải thỏa mãn:

S ≤ (100 + 4,0t) ≤ 175mm

-Nếu có hàng bu lông thứ 2 bố trí đều so le với hàng gần mép tự do, tại khoảng cách <

38 + 4,0t thì cự ly so le giữa 2 hàng bu lông đó phải thỏa mãn:

S ≤ 100 + 4,0t - (3g/4,0) ≤ 175mm và khoảng cách so le này không được < 1/2 khoảng

cách yêu cầu cho một hàng đơn,

t = chiều dày nhỏ hơn của bản nối hay thép hình

g = khoảng cách ngang giữa các bu lông

- Khoảng cách đến mép yêu cầu: khoảng cách từ mép lỗ bu long đến mép thanh (khoảng cách đến mép) tối thiểuđược quy định trong bảng 2.2 Khoảng cách đến mép tối đa

không được lớn hơn 8 lần chiều dày lớn nhất và 125mm

9 Nêu các trường hợp phá hoại có thể xảy ra trong liên kết bu lông chịu cắt Trình bày cách xác định sứckháng cắt và sức kháng ép mặt của liên kết bu lông (có hình vẽ minh hoạ).

Cho tải trọng P tăng dần đến khi liên kết bị phá hoại, ta thấy liên kết làm việc qua 3 giai đoạn

Gđ1: Khi P còn nhỏ, lực trượt ≤ lực ma sát, nên các bản nối chưa trượt lên nhau,bl chưa chịu lực

Gđ2: Khi P tiết tục tăng lên, lực trượt > lực ma sát, nên các bản thép sẽ trượt lên nhau

Thân bl sẽ tỳ sát (ép mặt) vào thành lỗ bu lông, ngăn cản lại sự trượt của các bản thép;

nên thân bl sẽ chịu cắt, lỗ bl sẽ chịu ép mặt

Gđ3: Khi P tiếp tục tăng tới một trị số giới hạn nào đó, thì liên kết sẽ bị phá hoại theo

1 trong 2 trường hợp sau:

Trường hợp 1: Thân bu lông bị cắt đứt Trường hợp này xảy ra khi đường kính và

cường độ bu lông nhỏ tương đối so với chiều dày và cường độ các bản thép Sức kháng chống

lại sự phá hoại theo trường hợp này, gọi là sức kháng cắt của bu lông

Trường hợp 2: Lỗ bu lông bị xé rách Trường hợp này xảy ra khi chiều dày và cường

độ của các bản thép nhỏ tương đối so với đường kính và cường độ của bu lông Sức kháng

chống lại sự phá hoại theo trường hợp này, gọi là sức kháng ép mặt của bu lông

Xác định sức kháng cắt:

Khi L ≤ 1270mm, thì sức kháng cắt danh định của 1 bu lông được xác định như sau:

Đối với bu lông thường: Rns1 = 0,38 Ab Fub Ns

Đối với bu lông CĐC: Rns1 = 0,38 Ab Fub Ns khí đường ren răng nằm trong mặt phẳng cắt,

hoặc Rns1 =0,48AbFub Ns khi đường ren răng không nằm trong mặt phẳng cắt

Ab = diện tích tiết diện ngang bu lông

Fub = cường độ chịu kéo của thép làm bu lông

Ns = số mặt phẳng chịu cắt của 1 bu lông

Khi L > 1270mm thì sức kháng cắt danh định của một bu lông chỉ bằng 80% sức kháng cắt

của một bu lông khi L ≤ 1270mm

Sức kháng cắt tính toán của 1 bu lông: Rrs1 = Φs Rns1

Trong đó: Φs = hệ số sức kháng khi bu lông chịu cắt ta có Φs = 0,65 bl thường và Φs = 0,8 đối với bl CĐC

Sức kháng ép mặt của một bu lông

Theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05, sức kháng ép mặt danh định của 1 bu lông cụ

thể như sau:

Đối với các lỗ chuẩn, lỗ quá cỡ, lỗ ô van ngắn chịu tác dụng lực theo mọi phương và lỗ ô van

dài song song với phương lực tác dụng:

Rnbb1 = 2,4 d t Fu

Rnbb1 = 1,2 Lc t Fu

khi Lc> 2d, hoặckhi Lc ≤ 2dĐối với các lỗ ô van dài vuông góc với phương lực tác dụng:

Rnbb1 = 2,0 d t Fu

Rnbb1 = 1,0 Lc t Fu

Trong đó:

khi Lc> 2d, hoặckhi Lc≤2d

ROAD & BRIDGE

Lc = Chiều dài chịu ép mặt của bu long

t = chiều dày cấu kiện (bản thép) bị ép mặt

d = đường kính bu lông

Fu = cường độ chịu kéo của bản thép bị ép mặt

10 Trình bày đặc điểm chế tạo, đặc điểm chịu lực và cách tính toán sức kháng trượt của liên kết bu lôngcường độ cao làm việc ma sát.

Đặc điểm chế tạo

Liên kết bu lông cường độ cao khác liên kết bu lông thường ở chỗ là khi thực hiện liên kết thì

liên kết bu lông CĐC sử dụng cờ lê đo lực để thực hiện Theo TC 05, mỗi bu lông CĐC phải

được vặn bằng cờ lê đo lực để sao cho trong thân mỗi bu lông phải có một lực kéo tối thiểu

theo quy định Lực kéo trong thân bu lông CĐC sẽ làm ép xít (ép chặt) các bản nối lại với

nhau, làm cho giữa các bản nối có một lực ma sát rất lớn

Đặc điểm chịu lực Khi tính toán liên kết bulông CĐC, TC 05 quy định phải xét liên kết ở 2 TH sau:

Trường hợp 1: Cho phép các bản nối trượt lên nhau (TTGHCĐ), khi đó sự làm việc

của liên kết bu lông CĐC giống liên kết bu lông thường

Trường hợp 2: Không cho phép các bản thép được trượt lên nhau (TTGHSD), khi đó

liên kết bu lông CĐC sẽ làm việc theo 2 giai đoạn như sau:

Gđ1: Khi tải trọng P còn nhỏ, lực trượt giữa các bản thép ≤ lực ma sát, các bản thép

chưa trượt lên nhau hay liên kết chưa bị phá hoại

Gđ2: Khi tải trọng P tăng tới một trị số nào đó, thì lực trượt giữa các bản thép > lực

ma sát, các bản thép sẽ trượt lên nhau hay liên kết bị phá hoại Sức kháng chống lại sự trượt

của các bản thép được gọi là sức kháng trượt hay sức kháng ma sát của bu lông CĐC

Tính toán sức kháng trượt của liên kết bu lông cường độ cao làm việc ma sát

Để ngăn ngừa sự trượt, Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 quy định việc tính toán phải

được tiến hành với tổ hợp tải trọng sử dụng Sức kháng trượt của bu lông cường độ cao, về cơ

bản, là một hàm của tích số giữa hệ số ma sát tĩnh và lực căng trước trong bu lông

Rn = kh ks Ns Pt

Trong đó:

Ns = số mặt ma sát của mỗi bu lông (thực tế bằng số mặt phẳng chịu cắt của mỗi bu lông),

Pt = lực kéo tối thiểu yêu cầu trong bu lông, được quy định trong bảng 2.3 dưới đây,

Kh = hệ số kích thước lỗ, được quy định trong bảng 2.4, và

Ks = hệ số điều kiện bề mặt, được quy định trong bảng 2.5

11 Phân loại liên kết theo vị trí tác dụng của tải trọng Trình bày cách tính toán liên kết bu lông chịu cắtdưới tác dụng đồng thời của lực cắt và mô men.

Phân loại liên kết theo vị trí tác dụng của tải trọng

Tùy theo vị trí tác dụng của tải trọng, liên kết có thể chia làm 2 loại:

-Lk đơn giản: là lk chịu tác dụng của tải trọng đi qua trọng tâm của lk hay liên kết chịu lực đúng tâm

-Liên kết phức tạp: là lk có lực tác dụng không đi qua trọng tâm của lk hay liên kết chịu lực lệch tâm

Cách tính toán liên kết bu lông chịu cắt dưới tác dụng đồng thời của lực cắt và mô men

Tự học sbg