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

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NGỌC HIỆP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRÒN CHỊU XOẮN VÀ KÉO – XOẮN SỬ DỤNG MẶT BÍCH VÀ BU LƠNG Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 8580201 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình hoàn 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 cơng 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 cơng nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, nước giới kết cấu dạng ống thép tròn sử dụng rộng rãi cho nhiều loại kết cấu khác Tháp truyền hình, Cần trục tháp hay thiết bị nâng hạ tải trọng lớn biên kết cấu sử dụng thép ống tròn rỗng Bởi ưu điểm tiết diện ống tròn khả chịu lực theo hướng giúp cho kết cấu ổn định so với tiết diện diện tích mặt cắt ngang, tối ưu để giảm thiểu tác động tải trọng gió giảm trọng lượng thân kết cấu Để tạo độ lớn đáp ứng yêu cầu ống thép nối lại với Hiện phương pháp nối mặt bích sử dụng bu lông cường độ cao áp dụng rộng rãi Tuy nhiên việc nghiên cứu làm việc đồng thời bu lơng, mặt bích ống thép chưa đề cập nhiều thiết kế Do thực tế xảy cố phá hoại liên kết nhiều nguyên nhân chưa xét tác dụng đồng thời tải trọng mà xét yếu tố tác dụng đơn tính tốn chưa thấu đáo liên kết Để giải vấn đề làm việc mối nối chịu tác dụng đồng thời tải trọng, luận văn thực nghiệm kiểm chứng lại kết lý thuyết từ tác giả Trịnh Hồng Vy với đề tài “ Khảo sát làm việc chịu xoắn kéo xoắn đồng thời liên kết nối ống thép tròn dùng mặt bích bu lông “ , tác giả Trịnh Hồng Vy mô ứng xử bu lơng, mặt bích ống thép trường hợp chịu xoắn kéo xoắn đồng thời phần mềm Abaqus để tìm mối liên hệ giữ bu lơng, mặt bích ống thép kiến nghị tỷ lệ kích thước hợp lý cho bu lơng , mặt bích ống thép Đề tài thí nghiệm thực tế ,tác giả kiểm tra đánh giá lại thực nghiệm sở lý thuyết , từ xác thực cơng thức tỷ lệ kích thước bu lơng, mặt bích ống thép áp dụng thực tế , với mục tiêu đảm bảo khả chịu lực kinh tế tiết kiệm nhất.Kết mô đưa kích thước hợp lý áp dụng trường hợp chịu xoắn kéo xoắn.Vì tác giả xin phép trình bày thực nghiệm cho trường chịu xoắn cấu kiện Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan liên kết nối ống thép tròn sử dụng mặt bích bu lơng chịu lực phức tạp - Thực nghiệm kiểm chứng ứng xử thực tế liên kết nối ống thép tròn sử dụng mặt bích bu lơng chịu xoắn - 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: - Đối tượng nghiên cứu đề tài liên kết đấu đầu ống thép tròn bu lơng mặt bích Đề tài quan tâm đến đối tượng cụ thể sau: + Đường kính bu lông chiều dày ống thép + Chiều dày mặt bích đường kính bu lơng - Các điều kiện chịu lực xoắn tác động vào mối nối đưa vào xem xét đánh giá  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 lực: xoắn Nội dung nghiên cứu - Dùng thực nghiệm khảo sát làm việc phức tạp kết cấu điều kiện chịu lực xoắn - Đánh giá kiến nghị tỉ lệ kích thước thơng số liên kết (Tỉ lệ giữ đường kính bu lơng chiều dày mã, đường kính bu lơng chiều dày ống thép), từ lý thuyết thực tế tương đồng với khơng - Kết luận tính khả thi tỉ lệ kích thước thơng số liên kết 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 lực: xoắn Bước 4: Phân tích kết thí nghiệm, kiểm chứng với kết lý thuyết để từ rút kết luận Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn sau: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Chương 1: Sơ lược tổng quan sở lý thuyết Chương 2: Cơ sở lý thuyết cho chế tạo mẫu thực nghiệm Chương 3: Thực nghiệm so sánh đối chiếu Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo CHƯƠNG SƠ LƯỢC TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Đạı cương mốı nốı ống tròn lıên kết mặt bích bu lơng cường độ cao 1.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn mốı nốı 1.2.1 Giới thiệu bu lông liên kết bu lông 1.2.1.1 Giới thiệu bu lông a Khái niệm bu lông b Phân loại bu lông 1.2.1.2 Giới thiệu liên kết Bu lông a Đối với thép b Đối với thép hình c Bố trí bu lơng 1.2.2 Khả làm việc chịu cắt bu lông a Sự làm việc liên kết bu lông b Khả làm việc chịu ép mặt thân bu lông c Sự làm việc chịu trượt d Sự làm việc chịu kéo CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO CHẾ TẠO MẪU THỰC NGHIỆM 2.1 Số liệu đầu vào 2.1.1 Vật liệu đầu vào Bu lông ống thép mặt bích Vật liệu M22, F10T bu lơng cường độ cao SM400 Khối lượng riêng 7,850 T/m3 =7850kg/ m3 7,850 T/m3=7850kg/ m3 Giới hạn bền kéo 9x105 kN/m2=90daN/mm2 2,55x105 kN/m2=25.5 daN/mm2 Hệ số Poisson 0,3 0,3 Hệ số dẫn nhiệt 0,053 kJ/m.s.oC - Độ giãn nở nhiệt 1,2x10-5 - 2.1.2 Mơ hình kích thước mẫu cần chế tạo - tf chiều dày mặt bích -ti chiều ống thép -di đường kính ngồi ống thép -e1 khoảng cách mép ngồi ống thép tâm bu lơng -e2 khoảng cách tâm bu lơng mép mặt bích Hình 2.2: Bu lơng mặt bích 2.2 Lựa chọn kích thước hợp lý ống thép đưa vào thí nghiệm (cố định đường kính bu lơng bề dày mặt bích) Kết trường hợp 3: Hình 2.6: Biểu đồ ứng suất bu lông ống TH Từ biểu đồ ta có nhận xét sau: - Đường màu xanh nét liền tướng ứng với chiều dày thành ống ti=14mm (Trường hợp 3), Ứng suất ống thép bu lông đạt đến cường độ chảy trường hợp ta mong đợi  Kết luận: Ta chọn kích thước ống thép ti=14mm đường kính bu lơng ds =22mm, ứng suất ống thép bu lông đạt đến cường độ chảy dẻo.Từ ta cố định kích thước ống thép đường bu lơng để chọn kích thước mặt bích phù hợp 2.3 Lựa chọn kích thước hợp lý mặt bích đưa vào thí nghiệm (cố định đường kính bu lông bề dày ống thép) Kết trường hợp 2: Hình 2.11: Biểu đồ ứng suất bu lơng mặt bích TH Trong trường hợp ta thấy mã hợp lý dẫn đến phá hoại mặt bích Bu lơng  Kết luận: Ta chọn kích thước mặt bích tf=22mm đường kính bu lơng ds =22mm ,Ứng suất mặt bích bu lông đạt đến cường độ chảy dẻo 2.4 Kết luận chương - Từ kết mơ ta chọn kích thước hợp lý để vật liệu cấu kiện làm việc đồng thời với nhau, ta có thơng số bề dày mặt bích 22mm, bề dày ống thép 14 mm, đường kính bu lơng 22mm - Ta có kích thước từ tiến hành thí nghiệm cách đặt cảm biến đo biến dạng tìm ứng suất bu lơng, mặt bích ống thép vẽ lại biểu đồ ứng suất theo thực nghiệm.Xác lập đồng lý thuyết thực nghiệm -Từ ta xác nhận kết tìm xác nhận cơng thức kích thước áp dụng hay không, chương làm rõ vấn đề Công thức chọn kích thước hợp lý bu lơng, mặt bích, ống thép đảm bảo vừa chịu lực, vừa tiết kiệm vật liệu : 0.8