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

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 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Đà Nẵng – Năm 2019 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 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ ANH TUẤN Đà Nẵng – Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Hà Ngọc Hiệp, học viên lớp cao học chuyên ngành Xây dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp khóa 34 của Đại học Đà Nẵng Tôi được Đại học Đà Nẵng cho phép làm luận văn tốt nghiệp sự hướng dẫn chính của TS Lê Anh Tuấn với đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm làm việc liên kết nối ống thép tròn chịu xoắn kéo - xoắn sử dụng mặt bích bu lơng” Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu của riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa được công bớ cơng trình khác Tác giả luận văn Hà Ngọc Hiệp MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG SƠ LƯỢC TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Đạı cương mớı nớı ớng trịn lıên kết mặt bích bu lông cường độ cao 1.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn mớı nớı 1.2.1 Giới thiệu bu lông liên kết bu lông 1.2.2 Khả làm việc chịu cắt của bu lông 12 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO CHẾ TẠO MẪU THỰC NGHIỆM 17 2.1 Số liệu đầu vào 17 2.1.1 Vật liệu đầu vào 17 2.1.2 Mơ hình kích thước mẫu cần chế tạo 17 2.2 Lựa chọn kích thước hợp lý của ống thép đưa vào thí nghıệm (cố định đường kính bu lông bề dày mặt bích) 18 2.3 Lựa chọn kích thước hợp lý của mặt bích đưa vào thí nghiệm (cố định đường kính bu lông bề dày ống thép) 22 2.4 Kết luận chương 25 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH ĐỐI CHIẾU 27 3.1 Các thông số đầu vào 27 3.2 Công tác đánh gıá kıểm tra vật lıệu đầu vào 28 3.3 Công tác đưa phương án thıết kế mẫu thí nghıệm 29 3.3.1 Phương án xây dựng lực xoắn cho cấu kiện : 29 3.3.2 Thiết kế mẫu thí nghiệm 30 3.4 Công tác gıa công chế tạo mẫu tạı xưởng khí 34 3.5 Công tác lắp đặt mẫu tạı phòng thí nghıệm 40 3.6 Gıớı thıệu thıết bị đo 42 3.6.1 Strain gauges: Hãng sản xuất Tokyo Sokki Kenkyujo.Co.Ltd 42 3.6.2 Cảm biến đo chuyển vị LVDT 42 3.6.3 Máy bơm dầu 43 3.6.4 Kích thủy lực 43 3.6.5 Load cell (Cảm biến lực) 44 3.6.6 Thước kẹp diện tử: sử dụng thước kẹp có thang chia đến 0.01mm 44 3.7 Thıết kế đıểm cần đặt thıết bị đo 44 3.7.1 Bố trí Strain gauges cho ống thép : 44 3.7.2 Bố trí Strain gauges cho mặt bích : 47 3.7.3 Bố trí Cảm biến đo chuyển vị LVDT 48 3.7.4 Bố trí Strain gauges cho bu lông : 49 3.8 Thí nghıệm mẫu 50 3.9 Kết sau thí nghıệm 55 3.10 Phân tích sau thí nghıệm 58 3.11 So sánh đốı chıếu 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang 1.1 Hệ số điều kiện làm việc b 13 1.2 Hệ số ma sát μ hệ số độ tin cậy b2 15 2.1 Vật liệu đầu vào 17 2.2 Bảng kích thước ống 25 3.1 Các thông số đầu vào 27 3.2 Bảng số liệu chuyển vị của cánh tay địn 48 3.3 Bảng sớ liệu chuyển vị của cánh tay đòn lý thuyết 54 3.4 Bảng sớ liệu chuyển vị của cánh tay địn thực tế 54 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 0.1 Các kết cấu dạng ớng thép trịn được sử dụng 0.2 Một sớ hình ảnh sập đổ của cần trục tháp tháp truyền hình 1.1 Kết cấu dạng ớng thép trịn được sử dụng cơng trình dân dụng cơng nghiệp 1.3 Bu lơng hình lục giác; Bu lơng đầu trịn; Bu lông đầu cánh bướm 1.4 Liên kết dâm vào cột, nối ống thép Bu lông 1.5 Bu lơng móng 10 1.6 Các loại liên kết đới đầu 10 1.7 Liên kết thép hình Bu lơng 11 1.8 Bớ trí Bu lơng 11 1.9 Sự phá hoại cắt ngang thân Bu lông (phá hoại cắt) 12 1.10 Sơ đồ làm việc của liên kết bu lông 12 1.11 Sự làm việc của bu lông hệ kết cấu chịu lực trượt ma sát 14 1.12 Sự làm việc chịu kéo của bu lông 16 2.1 Đặc trưng vật liệu của bu lông ,ống thép mặt bích 17 2.2 Bu lông mặt bích 18 2.3 Mô ống thép bu lông 18 2.4 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp 19 2.5 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp 20 2.6 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp 20 2.7 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép trường hợp 21 2.8 Biểu đồ ứng suất Bu lông ống thép trường hợp 21 2.9 Mô mặt bích bu lông 22 2.10 Biểu đồ ứng suất bu lông mặt bích trường hợp 23 Số hiệu Tên hình hình Trang 2.11 Biểu đồ ứng suất bu lông mặt bích trường hợp 24 2.12 Biểu đồ ứng suất bu lông mặt bích trường hợp 24 2.13 Bu lông mặt bích 25 2.14 Biểu đồ ứng suất bu lôngvà ống thép 26 2.15 Biểu đồ ứng suất bu lông mặt bích 26 3.1 Bu lông M22 10.9 27 3.2 Ống thép mặt bích 28 3.3 Phòng thí nghiệm kéo đứt của bu lông, mẫu ống thép 28 mặt bích 3.4 Chứng nhận CO CQ (Certificate of Origin - Certificate of 29 Quality) 3.5 Phương án tạo lực xoắn 30 3.6 Thí nghiệm cho trường hợp chịu xoắn 31 3.7 Tổng hợp vật tư cần gia công 32 3.8 Phương án chọn vật liệu tại thị trường Việt Nam 33 3.9 Bu lông M22 10.9 34 3.10 Kích thước mặt bích 35 3.11 Bề dày mặt bích 35 3.12 Đường kính Lỗ bu lông 36 3.13 Kích thước ống thép 36 3.14 Liên kết mặt bích ống thép 37 3.15 Que hàn RB-26 37 3.16 Hàn liên kết ống thép mặt bích 38 3.17 Bản mã cố định mẫu 39 3.18 Mặt bích ống thép ( mối nối ) 40 3.19 Mặt bích ống thép ( mối nối thứ hai ) 40 3.20 Thép gia cố chân trụ 41 3.21 Hàn ngàm thép vào trụ đỡ 41 Số hiệu Tên hình hình Trang 3.22 Cảm biến đo biến dạng (strain gauges) 42 3.23 Cảm biến đo chuyển vị LVDT 42 3.24 Máy bơm dầu dùng cho thí nghiệm 43 3.25 Kích thủy lực 250 (tấn) 43 3.26 Load cell 44 3.27 Thước kẹp điện tử 44 3.28 Sơ đồ bố trí Strain gauges ống thép 45 3.29 Bố trí Strain gauges điểm 1,2,3,4 45 3.30 Bố trí Strain gauges điểm 5,6,7 46 3.31 Bố trí Strain gauges điểm 8,9 46 3.32 Sơ đồ bố trí Strain gauges mặt bích 47 3.33 Bố trí Strain gauges điểm A 47 3.34 Sơ đồ chuyển vị của cánh tay địn 48 3.35 Bớ trí cảm biến đo chuyển vị 49 3.36 Bố trí strain gauges tại bu lông để đo biến dạng 49 3.37 Thí nghiệm cho mẫu chịu xoắn 50 3.38 Gia tải lực 11 chuyển vị tại cánh tay đòn 1mm 50 3.39 Gia tải lực 22 chuyển vị tại cánh tay đòn 2mm 51 3.40 Gia tải lực 33 chuyển vị tại cánh tay đòn 3mm 51 3.41 Gia tải lực 44 chuyển vị tại cánh tay đòn 4mm 52 3.42 Gia tải lực 55 chuyển vị tại cánh tay đòn 5mm 52 3.43 Gia tải lực 66 chuyển vị tại cánh tay đòn 6m 53 3.44 Gia tải lực 77 chuyển vị tại cánh tay đòn 7mm 53 3.45 Gia tải lực 88 chuyển vị tại cánh tay đòn 8mm 54 3.46 Gia tải lực 99 chuyển vị tại cánh tay đòn 9mm 54 3.47 Kết phân tích 55 3.48 Biến dạng của bu lông 55 3.49 Biến dạng của bu lông loại trừ 56 Số hiệu Tên hình hình Trang 3.50 Biến dạng của mặt bích 56 3.51 Biến dạng của mặt bích loại trừ 57 3.52 Biến dạng của ống thép 57 3.53 Biến dạng của ống thép loại trừ 57 3.54 Ứng suất của bu lông - ống thép 58 3.55 Ứng suất của bu lông mặt bích 58 3.56 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép 59 3.57 Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép 59 3.58 Biểu đồ ứng suất bu lông mặt bích lý thuyết 60 3.59 Biểu đồ ứng suất bu lông mặt bích thực nghiệm 60 59 3.11 So sánh đốı chıếu  Kết lý thuyết bu lông – ống thép : Hình 3.56: Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép  Kết thực nghiệm bu lơng – ống thép : Hình 3.57: Biểu đồ ứng suất bu lông ống thép 60  Kết lý thuyết bu lông – mặt bích : Hình 3.58: Biểu đồ ứng suất bu lơng mặt bích lý thuyết  Kết lý thực nghiệm bu lơng – mặt bích : Hình 3.59: Biểu đồ ứng suất bu lơng mặt bích thực nghiệm 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận  Luận văn chứng minh sự đồng mô lý thuyết thực nghiệm, từ biểu đồ hình thành ứng suất bu lơng, ống thép mặt bích  Luận văn tác giả khẳng định công thức thiết kế kích thước : đới với liên kết nới ớng thép trịn mặt bích Bu lông cường độ cao chịu tác dụng của lực xoắn (thuộc mẫu nhỏ trung có đường kính