Luận văn thạc sĩ nghiên cứu sự làm việc của liên kết nối ống thép tròn sử dụng mặt bích và bulông chịu kéo (nén) uốn đồng thời

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  PHAN CÔNG BÀN NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRỊN SỬ DỤNG MẶT BÍCH VÀ BULƠNG CHỊU KÉO (NÉN) UỐN ĐỒNG THỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng- Năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  PHAN CÔNG BÀN NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRỊN SỬ DỤNG MẶT BÍCH VÀ BULƠNG CHỊU KÉO (NÉN) UỐN ĐỒNG THỜI Chuyên 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 ỜI C ự ợ ủ TS N nh Tuấn N Tên là: Phan Công Bàn, C t D ụ C T Đ Kỹ T ệ 31 ủ ật N ậ tốt ệ ự ề tài: “NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRỊN SỬ DỤNG MẶT BÍCH VÀ BULƠNG CHỊU KÉO (NÉN) UỐN ỒNG THỜI” bố t T x Cá ố ệ , ết q ả bất ứ t t t ứ ậ t ủ t t ự từ N Phan Công Bàn ợ g NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT NỐI ỐNG THÉP TRÒN SỬ DỤNG MẶT BÍCH VÀ BULƠNG CHỊU KÉO (NÉN) UỐN ĐỒNG THỜI H : PHAN CÔNG BÀN Dự Chuyên ngành: Mã ố: 60.58.02.08 Khóa:K31 T Bá DD&CN - H N Tóm tắt –V ệ ứ ề ự ệ ủ ết ố ố t tò ụ ặt b b ị ( ) ố t ề ậ ề Ứ xử ủ ết ứ t ã ột ố tá ả ứ ề ấ ề , ữ ứ ỉ ột ố ấ ề ả , ỏ ết ợ ự ệ t ự ủ ết V , t ẩ t tế ổbế E e AISC ề q ị t t ết ố t tò ộ B bá ằ ết ( ố q t t ợ Từ khóa–Mặt b ữ ệ ị ;b ữ ( q ề ) ố ật ứ xử ủ ố bả ã, t ộ ; Cơ ế ố , ề x ất t b ề ố ợ ố ý ủ t ) ủ RESEARCH THE WORK SUBJECT TO TENSION (COMPRESSION) AND BLEND LOADOF THE ROUND STEEL PIPE CONNECTION USE THE FLANGE AND BOLTS Abstract- The research on the work of the round steel pipe connection flange bolt and tensile (compression) bendingat the same time not mentioned much The behavior of connection is quite complex There are a number of authors who have research the subject, but the research is limited to a number of simple problems that not accurately simulate the actual work of the connection For that reason, advanced standards such as Eurocode and AISC are not required to calculate the connection of round steel pipe into the content The report go to offer therules for the behavior of joints, the proposal of reasonable parameters of the link (the relationship between the thickness of the code, the diameter of the bolt and thickness of steel tubes) in the case of tensile (compression ) bending simultaneously Key words–Flange; high tension bolt; collapse mechanim ỤC ỤC ỜI C Đ N 1-3 MỤC LỤC 1-5 DANH MỤC CÁC HÌNH 1-7 DANH MỤC CÁC BẢNG 1-10 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết củ ề tài: Mục tiêu nghiên cứu củ ề tài ố t ợng ph m vi nghiên cứu: P Bố cụ ứu: ề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ 1.1 Trên giới 1.2 T i Việt Nam CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Kết cấu ống thép tròn, mặt bích, bulơng 2.1.1 Thép ống tròn 2.1.2 BuLông ịu lực bulông 11 2.2 Sự làm việc liên kết bu lông khả 2.2.1 Liên kết bulông 11 2.2.2 Sự làm việc liên kết b 23P 231P ộ cao 13 ần tử hữu h n 16 ới 16 2.3.2 Lo i phần tử 16 Cá ế phá huỷ : Pete e , n Smidth neuper seidel.17 2.4.1 Nghiên cứu Schmidt-Neuper 17 2.4.2 Mơ hình Seidel 20 Pete e 2.4.3 Mơ hình phá hủ CHƢƠNG ề xuất 20 Ô PHỎNG LIÊN KẾT 22 FEM ối với liên kết 3.1 Mơ phỏ ẻ bulơng mặt bích d ng chữ L chịu kéo 23 311 ặ t 3.1.2 P ật liệu 23 t 23 3.1.3 Mô phần tử d ng chữ L 24 3.1.4 Kết phân tích 25 3.2 Mô phỏ FEM ối với mối nối liên kết ố ầu ống thép tròn dùng bulơng mặt bích ngồi 28 3.2.1 Mô ống nhỏ t ớc:139,8x4 chịu kéo, kéo(nén) uố ồng thời 29 3.2.2 Mô ố t t ớc: 267.4x6 chịu kéo, kéo (nén) uốn ồng thời 41 3.2.3 Mơ ống lớn kích t ớc:406.4x9.5 chịu kéo, kéo(nén) uố ồng thời 50 3.3 Xây dựng quy trình tính tốn, thiết kế cụ thể mối nối liên kết x t ến ứng xử phức t p thành phần liên kết ( bulơng, mặt bích ống thép) chịu lực phức t p 59 KẾT LUẬN VÀ KİẾN NGHỊ 62 Kết luận: 62 Kiến nghị: 62 TÀİ İỆU THAM KHẢO 63 D NH ỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Một số mối nối bulông 1.2 Mối nối liên kết ố 1.3 Một số kiểu nối ống tròn 2.1 Một số kiểu ống thép 2.2 Cấu t o bulông 10 2.3 B 2.4 Liên kết ú 2.5 Liên kết momen 12 2.6 Liên kết chịu cắt 12 2.7 a)Liên kết chịu kéo b) Liên kết ồng thời chịu kéo cắt 12 2.8 Sự làm việc bulông hệ kết cấu chịu lự t ợt ma sát 14 2.9 Sự làm việc chịu kéo bulông 16 2.10 Phần tử nút 17 2.11 ầu bu lông mặt bích ngồi ộ cao 11 t 11 Biể quan hệ lực kéo lực d c bulông Schmidt – Ne e ề xuất 18 2.12 Mơ hình T-stub 19 2.13 Quan hệ phi tuyến ngo i lực lực d c bulông 20 2.14 Ba mơ hình phá hủy Petersen liên kết T-stub 21 ặ t ật liệu bulông ống thép 23 3.2 Mơ hình bulơng thép Abaqus 25 3.3 Mơ hình phần tử d ng chữ L Abaqus 25 3.4 Hình ảnh phân tích phần tử d ng chữ L Abaqus 25 3.1 quan hệ lực d c Tp bulông lực kéo Ts Biể 3.5 phần tử d ng chữ L so sánh với biể Schmidt- 26 Neuper 3.6 K t ớc ống thép mơ 3.7 Mơ hình ống thép chịu kéo 29 29 Số hiệu Tên hình hình Trang 3.8 Cá t ờng hợp mô ống nhỏ chịu kéo 30 3.9 Ứng suất bulông mặt b t ờng hợp theo thời gian 30 3.10 Ứng suất bulông mặt b t ờng hợp theo thời gian 31 3.11 Ứng suất bulông mặt b t ờng hợp theo thời gian 31 3.12 Ứng suất bulông mặt b t ờng hợp theo thời gian 32 3.13 Biể quan hệ ứng lực mặt bích bu lơng 32 3.14 Mơ hình ống thép ds =20mm, tF =20 mm, ti=4 mm 33 3.15 Mơ hình ống thép ds =20mm, tF =20 mm, ti=6 m 34 3.16 Mơ hình ống thép ds =20mm, tF =20 mm, ti=8 m 34 3.17 Mơ hình ống thép ds =20mm, tF =20 mm, ti=10 m 34 3.18 Biể quan hệ ứng lực ống thép bu lông 35 3.19 Cá t ờng hợp mô ống nhỏ chịu kéo uố 3.20 Mơ hình ống thép chịu kéo uố 3.21 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =16mm 37 3.22 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =20mm 37 3.23 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =25mm 37 3.24 Biể quan hệ ứng lực mặt bích bu lơng 38 3.25 Mơ hình ống thép ds =20mm, tF =20 mm, ti=8 mm 39 3.26 Mơ hình ống thép ds =20mm, tF =20 mm, ti=10 m 39 3.27 Mơ hình ống thép ds =20mm, tF =20 mm, ti=12 m 39 3.28 Biể quan hệ ứng lực ống thép bulông 40 3.29 Mô hình ống thép trung chịu kéo 41 3.30 Cá t ờng hợp mô ống trung chịu kéo 41 3.31 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =20 mm 42 3.32 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =22 mm 42 3.33 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =25 mm 42 3.34 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =30 mm 43 3.35 Biể 3.36 Mơ hình ống thép ds =22mm, tF =22 mm, ti=4 mm ồng thời ồng thời quan hệ ứng lực mặt bích bulơng 36 36 43 44 Số hiệu Tên hình hình Trang 3.37 Mơ hình ống thép ds =22mm, tF =22 mm, ti=6 m 44 3.38 Mơ hình ống thép ds =22mm, tF =22 mm, ti=8 m 45 3.39 Mơ hình ống thép ds =22mm, tF =22 mm, ti=10 m 45 3.40 Biể quan hệ ứng lực ống thép bu lơng 46 3.41 Mơ hình ống thép chịu kéo uố 3.42 Cá t ờng hợp mô ống trung chịu kéo uố 3.43 Mơ hình ống thép ds =22mm, tF =22 mm, ti=6 mm 48 3.44 Mơ hình ống thép ds =22mm, tF =22 mm, ti=8 m 48 3.45 Mơ hình ống thép ds =22mm, tF =22 mm, ti=10m 49 3.46 Biể quan hệ ứng lực ống thép bulông 49 3.47 Cá t ờng hợp mô ống lớn chịu kéo 50 3.48 Mơ hình ống thép lớn chịu kéo 51 3.49 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =25mm 51 3.50 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =30mm 51 3.51 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =35mm 52 3.52 Mơ hình ống thép sau phân tích với tF =40mm 52 3.53 Biể quan hệ ứng lực mặt bích bulơng 53 3.54 Mơ hình ống thép ds =24mm, tF =30 mm, ti=6 mm 54 3.55 Mơ hình ống thép ds =24mm, tF =30 mm, ti=8 m 54 3.56 Mơ hình ống thép ds =24mm, tF =30 mm, ti=10 m 54 3.57 Biể quan hệ ứng lực ống thép bulơng 55 3.58 Mơ hình ống thép chịu kéo uố 3.59 Cá t ờng hợp mô ống trung chịu kéo uố 3.60 Mơ hình ống thép ds =24mm, tF =30 mm, ti=8 mm 57 3.61 Mô hình ống thép ds =24mm, tF =30 mm, ti=10 m 57 3.62 Mơ hình ống thép ds =24mm, tF =30 mm, ti=12m 57 3.63 Mơ hình ống thép ds =24mm, tF =30 mm, ti=14m 58 3.64 Biể quan hệ ứng lực ống thép bulông 58 3.65 Liên kết chịu kéo uố ồng thời 59 ồng thời 47 ồng thời ồng thời 47 56 ồng thời 56 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng 2.1 Hệ số 2.2 Hệ số 3.1 ặ t 3.2 ặ t 3.3 Hằng số 3.4 Bả ều kiện làm việc b át μ ệ số ộ tin cậy b2 ật liệu 13 15 23 ng bulông t Trang 26 ồi TsI, TsII 27 ớc ống mô 28 50 * Chọn kích thước chiều dày mặt bích ,đường kính bu lơng chiều dày ống thép hợp lý ống trung cho trường hợp chịu kéo uốn là: 0.8