Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của liên kết nối ống thép tròn chịu uốn-cắt, kéo-uốn sử dụng mặt bích và bu lông.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRỊNH VĂN THAO NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRÒN CHỊU UỐN-CẮT, KÉO-UỐN SỬ DỤNG MẶT BÍCH VÀ BU LƠNG Chun ngành : Kỹ thuật Xây dựng cơng trình DD & CN Mã số : 8580201 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ANH TUẤN Phản biện 1: PGS.TS Trần Quang Hưng Phản biện 2: PGS.TS Phạm Thanh Tùng Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp họp Trường Đại học Bách Khoa vào ngày 20 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa Thư viện Khoa Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trong thực tiễn xây dựng nay, ống thép tròn sử dụng phổ biến cho nhiều loại kết cấu khác làm biên tháp truyền hình, tháp truyền tải điện, cần trục tháp, … Hình 0.1 Tháp truyền tải điện cao 380m Trung Quốc (internet) Để tạo độ lớn đáp ứng yêu cầu ống thép nối lại với Có nhiều loại mối nối sử dụng mối nối hàn, sử dụng mặt bích ren, nối mặt bích sử dụng bu lơng cường độ cao… Hình 0.2 Một số hình ảnh mối nối ống thép tròn mặt bích Tuy nhiên thực tế, có nhiều cố tai nạn liên quan đến cơng trình thép sử dụng thép ống liên kết mặt bích Nguyên nhân chưa xét tác dụng đồng thời nhiều yếu tố ngoại lực mà xét yếu tố tác dụng đơn tính tốn chưa thấu đáo liên kết này… Hình 0.3 Một số hình ảnh cơng trình bị phá hoại mặt bích Ứng xử liên kết phức tạp, đặc biệt chịu loại tải trọng phức hợp, thiên tai (động đất, gió bảo)…Tại vị trí mối nối đồng thời xuất nhiều thành phần nội lực: Kéo (nén), mô men uốn, mô men xoắn, lực cắt Trước luận văn này, có số tác giả nghiên cứu lý thuyết, đề phương pháp tính tốn vị trí mối nối chịu tác dụng đồng thời nhiều thành phần nội lực: - Nguyễn Trọng Vinh, Mô ứng xử liên kết nối ống thép tròn sử dụng mặt bích bulơng chịu uốn cắt đồng thời, có xét đến làm việc phi tuyến vật liệu, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng - Phan Công Bàn, Nghiên cứu làm việc liên kết nối ống thép tròn sử dụng mặt bích bu lơng chịu kéo (nén) uốn đồng thời, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng - Trịnh Hồng Vi, Khảo sát làm việc chịu xoắn kéo xoắn đồng thời liên kết nối ống thép tròn dùng mặt bích bu lơng, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Nhưng nhiều nghiên cứu rời rạc chưa có tổng hợp lại kết nghiên cứu để đưa đánh giá cho trường hợp tổng quát ( chịu lực phức tạp) Thêm vào chưa có thí nghiệm để kiểm chứng lại kết lý thuyết mà tác giả đưa Đây lý để thực luận văn với đề tài: “NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRÒN CHỊU UỐN - CẮT, KÉO – UỐN SỬ DỤNG MẶT BÍCH VÀ BU LƠNG ” Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu tổng quan liên kết nối ống thép tròn sử dụng mặt bích bu lông chịu lực phức tạp - Thực nghiệm kiểm chứng làm việc liên kết nối ống thép tròn sử dụng mặt bích bu lông chịu uốn- cắt; - Từ kết phân tích thí nghiệm, kiểm chứng lại kết phân tích lý thuyết, từ đưa kiến nghị Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Mối nối liên kết ống cở nhỏ (113.4mm) sử dụng mặt bích bu lơng cường độ cao - Phạm vi nghiên cứu: Phân tích thực nghiệm làm việc mối nối ống tròn liên kết mặt bích bu lơng biên chịu lực kết cấu giàn tháp thép trường hợp chịu tác dụng đồng thời lực: uốn - cắt Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng lại kết nghiên cứu lý thuyết có Chia việc nghiên cứu làm bước: Bước 1: Tổng hợp kết đề tài nghiên cứu lý thuyết có đưa đánh giá cho trường hợp tổng quát; Bước 2: Chế tạo mẫu thí nghiệm theo kích thước tối ưu theo mơ hình lý thuyết; Bước 3: Tiến hành thí nghiệm theo trường hợp chịu tác dụng đồng thời lực: uốn - cắt, Bước 4: Phân tích kết thí nghiệm, kiểm chứng với kết lý thuyết để từ rút kết luận Bố cục đề tài Mở đầu: Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Chương 1: Tổng quan mối nối liên kết ống thép tròn sở lý thuyết Chương 2: Tổng hợp kết nghiên cứu lý thuyết đưa đánh giá cho trường hợp tổng quát Chương 3: Thực nghiệm so sánh đối chiếu Kết luận kiến nghị Danh mục tài liệu tham khảo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MỐI NỐI LIÊN KẾT ỐNG THÉP TRÒN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 TỔNG QUAN VỀ MỐI NỐI LIÊN KẾT ỐNG THÉP TRÒN 1.1.1 Sơ lược kết cấu sử dụng ống thép tròn 1.1.2 Sơ lược mối nối liên kết ống thép tròn 1.1.2.1 Trên giới 1.1.2.2 Tại Việt Nam 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN MỐI NỐI 1.2.1 Sự làm việc liên kết bulông khả chịu lực bulông 1.2.1.1 Sự làm việc liên kết bulông 1.2.1.2 Khả làm việc chịu ép mặt thân bulông 1.2.1.3 Sự làm việc chịu trượt 1.2.1.4 Sự làm việc chịu kéo 1.2.2 Một số mơ hình phá hủy 1.2.2.1 Mơ hình phá hủy Petersen đề xuất 1.2.2.2 Mơ hình Seidel 1.2.2.3 Nghiên cứu Schmidt-Neuper 1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG 2: TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ ĐƯA RA ĐÁNH GIÁ CHO TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT Tổng hợp lại kết nghiên cứu từ tài liệu [5], [6], [7] 2.1 CÁC THÔNG SỐ CHUNG 2.1.1 Đặc trưng vật liệu sử dụng 2.1.2 Phương pháp phân tích 2.1.2.1 Lắp ráp 2.1.2.2 Điều kiện biên 2.1.2.3 Ứng lực trước cho bulơng 2.1.2.4 Hệ số ma sát 2.2 MƠ PHỎNG PHẦN TỬ DẠNG L ĐỂ KIỂM CHỨNG 2.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT 2.3.1 Mơ mối nối chịu uốn - cắt đồng thời 2.3.1.1 Trường hợp mô ống nhỏ 114.3x3.5 Bước 1: Mô mẫu với việc thay đổi chiều dày mã, cố định chiều dày thành ống, đường kính bulơng kích thước e1 =40mm e2=30mm Với mẫu ta xây dựng biểu đồ quan hệ ứng suất bulông với mã trường hợp chịu uốn cắt đồng thời, kết thể từ hình 2.6 đến 2.9 Hình 2.6: ONHO-TH uốn cắt đồng thời với tF=20mm, ds= 20mm (tF/ds =1,00) Hình 2.7: ONHO-TH uốn cắt đồng thời với tF=22mm, ds= 20mm (tF/ds =1,10) Hình 2.8: ONHO-TH uốn cắt đồng thời với tF=25mm, ds= 20mm (tF/ds =1,25) Hình 2.9: ONHO-TH uốn cắt đồng thời với tF=28mm,ds= 20mm (tF/ds =1,40) Nhận xét: Ở hình 2.7 hình 2.8 (ứng với tF= 22mm tF= 25mm) ta thấy: Ứng suất bulông mặt bích đạt đến giới hạn chảy → chọn tỷ lệ kích thước chiều dày mặt bích đường kính bulơng: 1,00< tF/ds< 1,40 Bước 2: Sau xác định độ dày mã thích hợp để mã bulông chảy dẻo, ta tiến hành mô mẫu với việc thay đổi chiều dày thành ống, cố định chiều dày mã (tF=22mm), đường kính bulơng (ds= 20mm) kích thước e1 =40mm e2=30mm Với mẫu ta xây dựng biểu đồ quan hệ ứng suất bulông với mã thành ống trường hợp chịu uốn cắt đồng thời, kết thể từ hình 2.10 đến 2.13 Hình 2.10: ONHO-Trường hợp uốn cắt đồng thời với tF=22mm, ds= 20mm, tp= 8mm (tF/ds =1,40; tp/ds =0,40) Hình 2.11: ONHO-Trường hợp uốn cắt đồng thời với tp= 10mm (tF/ds =1,40;tp/ds =0,50) Hình 2.12: ONHO-Trường hợp uốn cắt đồng thời với tp= 12mm (tF/ds =1,40;tp/ds =0,60) Hình 2.13: ONHO-Trường hợp uốn cắt đồng thời với tp= 14mm (tF/ds =1,40;tp/ds =0,70) Nhận xét: Ở hình 2.11 (ứng với tF=22mm, ds= 20mm, tp= 10mm) ta thấy: ứng suất ống thép gần đạt giới hạn chảy, ứng suất mặt bích bulơng đồng thời đạt đến giới hạn chảy → chọn tỷ lệ kích thước chiều dày ống thép đường kính bulơng: 0.40< tp/ds< 0.60 Kết luận: Đối với ống nhỏ chịu uốn – cắt đồng thời, tỷ lệ kích thước hợp lí chiều dày mặt bích , đường kính bulơng chiều dày ống thép là: 1.00