Luận văn thạc sĩ khảo sát sự làm việc chịu xoắn hoặc kéo xoắn đồng thời của liên kết nối ống thép tròn dùng mặt bích và bu lông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRỊNH HỒNG VI KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CHỊU XOẮN HOẶC KÉO XOẮN ĐỒNG THỜI CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRỊN DÙNG MẶT BÍCH VÀ BU LƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG - NĂM 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRỊNH HỒNG VI KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CHỊU XOẮN HOẶC KÉO XOẮN ĐỒNG THỜI CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRỊN DÙNG MẶT BÍCH VÀ BU LƠNG Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số:60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : TS LÊ ANH TUẤN ĐÀ NẴNG - NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trịnh Hồng Vi l họ vi n l p C ng tr nh D n ụng v C ng nghiệp kh o họ huy n ng nh X y ng 31 ủ Đ i họ Đ Nẵng T i ƣợ Đ i họ Đ Nẵng ho ph p l m lu n v n tốt nghiệp ƣ i s hƣ ng n h nh ủ TS Lê Anh Tuấn v i ề t i: “KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CHỊU XOẮN HOẶC KÉO XOẮN ĐỒNG THỜI CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRÒN DÙNG MẶT BÍCH VÀ BU LƠNG” T i xin m o n yl ng tr nh nghi n ứu ủ ri ng t i Cá số liệu kết n u lu n v n l trung th ứ v hƣ ƣợ i ng bố bất ng tr nh n o Ngƣời m o n Trịnh Hồng Vi KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CHỊU XOẮN HOẶC KÉO XOẮN ĐỒNG THỜI CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRÒN DÙNG MẶT BÍCH VÀ BU LƠNG Họ vi n: TRỊNH HỒNG VI Chuy n ng nh: X y D ng DD&CN Mã số: 60 58 02 08 Kh :K31Trƣờng Đ i họ Bá h kho - ĐHĐN Tóm tắt – Việ nghi n ứu s l m việ ồng thời ủ bu lông, mặt b h ống th p hƣ s ƣợ ề p nhiều thiết kế Do ố phá ho i t i li n kết n y nhiều nguy n nh n l thời ủ tải trọng m hỉ x t yếu tố tá Tùy v o tỉ lệ k h thƣ hủy: Mặt b h ống th p th tế ã xảy r o hƣ x t tá ụng ồng ụng ơn ủ bu lông, mặt b h v ống th p ta có mơ hình phá y phá ho i xảy r bu lông; Mặt b h ống th p mỏng phá ho i xảy r mặt b h h y ống th p; phá ho i ồng thời bu lơng, Mặt bích v ống th p Lu n v n nhằm ƣ r mối qu n hệ giữ l Bu lông v kiến nghị n n ho tỉ lệ giữ k h thƣ k o ấu kiện v k o ọ giữ ƣờng k nh th n bu lông bề y th p v ống th p ể ảm bảo kết ấu l m việ tốt v tiết kiệm v t liệu Từ khóa– Mặt bích; L k o bu lông; Mối nối hịu l k o xoắn ồng thời; Li n kết trƣợt m sát SURVEY THE WORK SUBJECT TO TWISTING OR PULLING TWISTING AT THE SAME TIME OF THE ROUND STEEL PIPE CONNECTION USE THE FLANGE AND BOLTS Abstract- Survey of work at the time of Bolts, Flange and steel pipe have not been mentioned much so that in fact did happen the destructive incidents in this connect, many causes is not considering the effect pf the load at the same time that just the simple effects element Depending on the ratio of the size of Bolt, Flange and steel pipe, We have three models destroy: Flange, steel pipe are too thick, destroy happened in Bolts; Flange, steel pipe are too thin, destroy happened in Flange or steel pipe; destroy at the same time in Bolts, Flange and steel pipe The article aims to bring out the relationship between the tension in steel pipe and pulling along in the Bolts and recommendations should choose the ratio of the size between diameter bolts, Thick Flange and steel pipe to ensure good ork structure and material saving Key words– Flange; pulling along in the Boil; Bearing joints pulling twisting at the same time; Links sliding friction; High strength bolts; Model destroy MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý o họn ề t i .1 Mụ ti u nghi n ứu 3 Đối tƣợng v ph m vi nghi n ứu Nội ung nghi n ứu: Phƣơng pháp nghi n ứu: Cấu trú lu n v n .6 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ LIÊN KẾT BU LÔNG 1.1 Gi i thiệu Bu lông v li n kết Bu lông 1 Gi i thiệu Bu lông .7 1.1.2 Phân Lo i Bu lông 1.1.3 Gi i thiệu li n kết Bu lông .9 1.2 S l m việ S l m vi ủ li n kết Bu lông v khả n ng hịu l ủ Bu lông 11 hịu trƣợt ủ li n kết Bu lông th thƣờng v Bu lông tinh 11 1.2.2 S làm việc chịu trƣợt Bu lông ƣờng ộ cao 12 1.2.3 S làm việc Bu lông chịu kéo 13 Sơ lƣợ mối nối ống th p tròn sử ụng mặt b h Bu lông 13 CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CỦA LIÊN KẾT T-SUB CỦA MỘT SỐ TÁC GIẢ .15 M h nh phá hủy o Petersen ề xuất 15 2 M h nh ủ Sei el 16 M h nh ƣờng o n ủ S hmit -Neuper 17 Ứng xử ủ Bu lông hịu trƣợt 20 Thiết kế khả n ng hịu l ủ li n kết bu lông hịu l trƣợt m sát .20 M h nh tr ng thái phá hủy 21 CHƢƠNG III MƠ HÌNH MỘT SỐ TRƢỜNG HỢP CỤ THỂ XÉT ỨNG SỬ CỦA BU LƠNG, MẶT BÍCH VÀ ỐNG THÉP KHI CHỊU KÉO, XOẮN, KÉO XOẮN ĐỒNG THỜI 23 M m h nh phần tử hữu h n 23 1 Lo i bu lông 23 Lo i phần tử 23 M m h nh li n kết bu lông mặt b h (phần tử ng L) 24 3 M m h nh li n kết ống th p mặt b h Bu lông 30 3 M m u k h thƣ 165 2x4 hịu k o k o xoắn ồng thời 31 3 M m u k h thƣ 267 4x6 hịu k o k o xoắn 41 3 M m u k h thƣ 355,6 * 9,5 hịu k o k o xoắn 50 3.4 Đề xuất quy tr nh thiết kế ho li n kết li n kết ống th p mặt b h bu lông hịu xoắn k o xoắn ồng thời 61 Kết lu n hƣơng 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 Kết lu n 62 Kiến nghị 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1 Hệ số ks 22 2.2 Hệ số m sát  23 3.1 Đặ trƣng v t liệu 27 3.2 Đặ trƣng h nh 31 3.3 Hằng số 3.4 Bảng k h thƣ ng ủ bu lông n hồi v TsI, TsII ống m 31 32 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình 1.1 Trang Bu lơng h nh lụ giá ; Bu lơng ầu tròn; Bu lơng ầu ánh bƣ m 1.2 Li n kết 1.3 Bu lơng móng 11 1.4 Cá lo i li n kết ối ầu 11 1.5 Li n kết th p h nh Bu lông 12 1.6 Bố tr Bu lông 13 1.7 S l m việ 14 1.8 S phá ho i ng ng th n Bu lông (phá ho i o ắt) 14 1.9 S l m việ p mặt ủ Bu lông 14 1.10 S l m việ ủ Bu lông ƣờng ộ 1.11 S l m việ ủ Bu lông hịu k o 2.1 B m h nh phá hủy ủ Petersen li n kết T-stub 17 2.2 Qu n hệ phi tuyến giữ ngo i l 18 2.3 m v o ột nối ống th p Bu lông ủ li n kết Bu lông Biểu qu n hệ giữ l o 10 15 15 v l k ov l ọ bu lông ọ bu lông Schmidt – Neuper ề xuất 19 2.4 Mơ hình T-stub 2.5 S l m việ 3.1 Phần tử nút 26 3.2 Mơ hình bu lơng M20 Abaqus 27 3.3 M h nh hữ L Ab qus 27 3.4 Đặ trƣng v t liệu ủ bu lông v ống th p 27 3.5 M h nh hữ L 28 3.6 Điều kiện bi n ủ 3.7 3.8 ủ Qu n hệ giữ l 21 ấu kiện hịu trƣợt m sát 24 ấu kiện ọ Tp bu lông v l 29 k o Ts so sánh v i biểu ủ S hmi t-Neuper Biểu ứng suất Bu lông Mặt b h trƣờng hợp 30 34 Số hiệu hình Tên hình Trang 3.9 Biểu ứng suất Bu lơng Mặt b h trƣờng hợp 34 3.10 Biểu ứng suất Bu lông Mặt b h trƣờng hợp 35 3.11 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 36 3.12 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 36 3.13 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 37 3.14 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 37 3.15 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 38 3.16 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 39 3.17 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 40 3.18 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 40 3.19 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 41 3.20 Biểu đồ ứng suất Bu lông ống thép trường hợp 42 3.21 Biểu ứng suất Bu lông Mặt b h trƣờng hợp 44 3.22 Biểu ứng suất Bu lông Mặt b h trƣờng hợp 44 3.23 Biểu ứng suất Bu lông Mặt b h trƣờng hợp 45 3.24 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 46 3.25 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 46 3.26 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 47 3.27 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 47 3.28 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 49 3.29 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 49 3.30 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 50 3.31 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 50 3.32 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 51 3.33 Biểu ứng suất Bu lông Mặt b h trƣờng hợp 53 3.34 Biểu ứng suất Bu lông Mặt b h trƣờng hợp 53 3.35 Biểu ứng suất Bu lông Mặt b h trƣờng hợp 54 3.36 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 55 3.37 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 55 Số hiệu hình Tên hình Trang 3.38 Biểu ứng suất Bu lơng v ống th p trƣờng hợp 56 3.39 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 56 3.40 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 57 3.41 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 59 3.42 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 59 3.43 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 60 3.44 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 60 3.45 Biểu ứng suất Bu lông v ống th p trƣờng hợp 61 51 Kết trƣờng hợp 1: Hình 3.33 Biểu đồ ứng suất bu lơng Mặt bích trường hợp Kết trƣờng hợp 2: Hình 3.34 Biểu đồ ứng suất Bu lơng Mặt bích trường hợp 52 Kết trƣờng hợp 3: Hình 3.35 Biểu đồ ứng suất Bu lông Mặt bích trường hợp Trong trƣờng hợp t thấy mã mỏng trƣờng hợp giống v i m h nh o Petersen ề xuất n ến phá ho i mã v y Trong trƣờng hợp t thấy mã y n ến phá ho i bu lông v y trƣờng hợp giống v i m h nh o Petersen ề xuất Trong trƣờng hợp t thấy mã hợp lý n ến phá ho i ả mặt b h bu lông v y trƣờng hợp giống v i m h nh o Petersen ề xuất Nhƣ v y: Trƣờng hợp 2: e2 =40mm e1 =45mm s =24mm tf =30mm (tf/ds=1.25; (e1+e2)/tf=2.83) M h nh phá hủy ủ ống th p l m h nh Cƣờng ộ bu lông t gi i h n ho ph p ồng thời kh p ẻo ũng xuất mặt bích b) Chọn kích thước chiều dày mặt bích với chiều dày ống thép V i tỉ lệ k h thƣ ủ mặt b h bu lông nhƣ tr n t i t m k h thƣ cho mặt b h v ống th p Chúng t ƣ r th ng số m h nh s u: Trƣờng hợp 1: e2 =40mm e1 =45mm (tf/ds=1.25;ti/ds=0.33; (e1+e2)/tf=2.83 hợp lý s=24mm; tf =30mm; ti=8mm Trƣờng hợp 2: e2 =40mm, e1 =45mm, ds=24mm; tf =30mm; ti=10mm (tf/ds=1.25;ti/ds=0.41; (e1+e2)/tf=2.83 Trƣờng hợp 3: e2 =40mm, e1 =45mm, ds=24mm; tf =30mm; ti=12mm (tf/ds=1.25;ti/ds=0.5; (e1+e2)/tf=2.83 53 Trƣờng hợp 4: e2 =40mm, e1 =45mm, ds=24mm; tf =30mm; ti=14mm (tf/ds=1.25;ti/ds=0.58; (e1+e2)/tf=2.83 Kết trƣờng hợp 1: Hình 3.36 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp Kết trƣờng hợp 2: Hình 3.37 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp 54 Kết trƣờng hợp 3: Hình 3.38 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp Kết trƣờng hợp 4: Hình 3.39 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp 55 V i số liệu trƣờng hợp tr n t vẽ ƣợ biểu ƣờng nhƣ s u: Hình 3.40 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp Kết luận: Với trường hợp chịu kéo sau: Với tỷ lệ kích thước: (1.08