Bộ môn công trình Thép gỗ Đại học xây dựng Kết cấu thép, kết cấu thép xây dựng, đại học xây dựng, tài liệu đại học xây dựng, tài liệu kết cấu thép, tài liệu xây dựng hay nhất, kiến thức kết cấu thép, kết cấu thép 1, giáo trình kết cấu thép, giáo trình đại học xây dựng, bài giảng kết cấu thép, bài giảng đại học xây dựng, giáo trình đại học xây dựng hay nhất, tổng hợp giáo trình đại học xây dựng
B LIÊN KẾT BULƠNG § 2.5 CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG §2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULƠNG §2.8 TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG B LIÊN KẾT BULƠNG § 2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP Cấu tạo chung bulơng Bulơng gồm có phần: Thân bulơng, Mũ bulông, Êcu h=0,6d h=0,6d lo S l a) Thân bulơng: có tiết diện hình trịn, chiều dài l gồm phần: Phần khơng tiện ren: có chiều dài nhỏ bề dầy tập thép liên kết (xuyên qua) khoảng 2÷ mm Đường kính thân bulơng d Phần có tiện ren: có chiều dài l0 ≈ 2,5d đường kính sau tiện ren: d = 0,85d Tuỳ theo yêu cầu sử dụng: l = 35 ÷ 300 mm ; d = 12 ÷ 48 mm; thường sử dụng d = 20 ữ 30 mm B LIấN KT BULễNG Đ 2.5 CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP Cấu tạo chung bulông (tiếp 2/3) h=0,6d Bulông gồm có phần: Thân bulơng, Mũ bulơng, Êcu h=0,6d lo l b) Mũ bulơng: Thường hay sử dụng hình lục giác; có góc mài vát Đường kính hình trịn ngoại tiếp mũ D = 1,7 d ; Bề dầy mũ h = 0,6 d; Khoảng cách S số chẵn: S = 12, 14, 16, 18,… S B LIÊN KẾT BULƠNG §2.5 CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP Cấu tạo chung bulông (tiếp 3/3) h=0,6d Bulơng gồm có phần: Thân bulơng, Mũ bulông, Êcu h=0,6d c) Êcu: lo S l Hình dạng giống mũ bulơng, khoan lỗ tiện ren giống ren phần thân (bước ren giống nhau) Bề dầy mũ : h ≥ 0,6d Đệm (long đen) có hình trịn để phân phối áp lực êcu lên mặt thép Các kích thước l0, d0, D h qui định theo đường kính d; d lớn u cầu kích thước lớn §2.5 CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP Phân loại bulơng a) Bulông thô, bulông thường: Vật liệu: từ thép cacbon thường Chế tạo: cách rèn, dập => độ xác thấp, đường kính thân bulơng khơng trịn, cần có khe hở lỗ thân bulơng lớn Đường kính lỗ: d1 = d + ÷ mm Lỗ bulông: cách đột khoan riêng lẻ => thành lỗ xù xì, sai số lớn, lỗ khơng trùng khít, phần thép xung quanh lỗ khoảng ÷ mm bị giịn biến cứng nguội => Lỗ loại C Chất lượng thân lỗ bulông Biến dạng ban đầu liên kết lớn, khả chịu lực không cao => Sử dụng để liên kết tạm, định vị công trường, sử dụng làm việc chịu kéo §2.5 CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP Phân loại bulông (tiếp 2/3) b) Bulông tinh: Vật liệu: từ thép cacbon thấp thép hợp kim thấp Chế tạo: cách tiện, đúc => độ xác cao Đường kính lỗ: d1 = d + 0,1 ÷ 0,3 mm Lỗ bulơng: cách khoan riêng rẽ khoan chồng theo thiết kế Khi mỏng, đột trước với đường kính lỗ nhỏ thiết kế khoảng ÷ mm khoan chồng => thành lỗ nhẵn, độ xác cao, chất lượng cao, suất thấp => Lỗ loại B Khe hở thân lỗ bulông nhỏ => liên kết chặt, biến dạng ban đầu liên kết nhỏ, khả chịu lực cao => Sử dụng cho liên kết chịu lực lớn §2.5 CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KẾT CẤU THÉP Phân loại bulông (tiếp 3/3) c) Bulông cường độ cao : Vật liệu: từ thép hợp kim có cường độ cao cao: 40Cr, 38CrSi, … Chế tạo: giống bulơng thường, có độ xác thấp Sau chế tạo chúng gia cơng nhiệt nên có cường độ cao Có thể tạo lực kéo lớn thân bulông để ép thép lại, tạo lực ma sát => Khả chịu lực cao Lớp độ bền bulông: Tuỳ theo vật liệu làm bulông, chia lớp độ bền sau: 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 8.8 10.9 Từ lớp độ bền xác định cường độ vật liệu bulông Chữ số đầu x 10 = cường độ kéo đứt tức thời fu (daN/mm2) Tích chữ số = cường độ chảy vật liệu thép Ví dụ: fu = x 10 = 40 daN/mm2 = 4000 daN/cm2 fy = x = 24 daN/mm2 = 2400 daN/cm2 fy (daN/mm2) §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULƠNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc liên kết bulông thô, thường, tinh a) Các giai đoạn chịu lực: a) a) b) b) N/2 N N/2 Do vặn ốc/êcu => thân bulông chịu kéo, thép bị xiết chặt lại, tạo thành lực ma sát mặt tiếp xúc thép Nms Dưới tác dụng lực kéo dọc trục N, thép có xu hướng trượt tương (Hình a) Giai đoạn - N nhỏ (N < Nms) : thép chưa trượt tương Lực truyền thép thông qua ma sát Bulông chưa chịu lực ngoại trừ lực kéo ban đầu vặn êcu Giai đoạn - N tương đối lớn (N ≥ Nms): thép trượt tương nhau, thân bulông tỳ sát phía thành lỗ Ngoại lực tác dụng N thân bulơng masat chịu (Hình b) §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULƠNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc liên kết bulông thô, thường, tinh a) Các giai đoạn chịu lực: (tiếp 2/2) Giai đoạn - N lớn (N >> Nms): lực masat giảm dần không Lực tác dụng N hồn tồn thân bulơng chịu Đồng thời thép chịu ép mặt thân bulông tỳ lên thành lỗ Giai đoạn - liên kết bị phá hoại: Có khả phá hoại xảy ra: b) a) bulông bị cắt đứt: - Thân N/2 - Thép bị phá hoại đứt N đầu thép hay đứt thép lỗ bulông (thân bulông không bị phá hoại) N/2 => Trong thực tế thiết kế, cần quan tâm đến giai đoạn làm việc cuối liên kết, giai đoạn liên kết bị phá hoại => để tính khả chịu lực liên kết §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc liên kết bulông thô, thường, tinh b) Khả chịu cắt (chịu trượt) bulông (khi bulông bị cắt đứt): [ N ] vb = A ⋅ f vb ⋅ γ b ⋅ nv fvb cường độ chịu cắt tính tốn vật liệu bulơng Tra bảng 1.10 Phụ lục I phụ thuộc vào cấp độ bền bulông (vật liệu bulông); γb đặc hệ số điều làm việc liên kết bulông, tra Bảng 2.8 theo điểm liên kết bulông, loại bulông, giới hạn chảy thép bản; có giá trị từ đến 0,75 π ⋅d2 A= nv với d đường kính thân bulơng (thân bulơng bị cắt đứt tiết diện trùng với mặt tiếp xúc thép) số mặt cắt tính tốn thân bulông nv = 1, 3, => khả chịu lực bulông thay đổi tuỳ theo liên kết §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULƠNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc liên kết bulông thô, thường, tinh c) Khả chịu ép mặt bulông (khi thép bị đứt): Bản thép bị xé đứt bulông có đường kính lớn, cường độ fvb lớn, bề dầy thép liên kết mỏng Chú ý: thân bulông khơng bị phá hoại Các đầu thép bị phá hoại, bị xé đứt khoảng cách lỗ đầu thép σ x x σ em σ y a y 2d Sử dụng khoảng cách 2d Ứng suất ép mặt lên thành lỗ phân bố không => có tập trung ứng suất, trạng thái ứng suất phức tạp đầu thép (tồn σ x σ y ) => Coi phần thép bị trượt theo chiều dài l §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULƠNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc liên kết bulông thô, thường, tinh c) Khả chịu ép mặt bulông (khi thép bị đứt): Khả chịu ép mặt bulơng khả chống ép mặt (chống trượt) thép liên kết (tiếp 2/3) σ x x [ N ] cb = S ⋅ γ b = ⋅ (2d ) ⋅ t ⋅ f v ⋅ γ b [ N ] cb = d ⋅ t ⋅ f cb ⋅ γ b fv cường độ chịu cắt tính toán thép bản: f v = f / (theo thuyết bền 3) Đặt f cb = f cường độ tính tốn ép mặt qui ước bulông σ em σ y a y 2d Sử dụng khoảng cách 2d §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc liên kết bulông thô, thường, tinh c) Khả chịu ép mặt bulông (khi thép bị đứt): Công thức tổng quát : [ N ] cb = d ⋅ ( ∑ t ) ⋅ f cb ⋅ γ b d (∑t ) f cb đường kính thân bulơng tổng chiều dầy nhỏ thép trượt phía cường độ tính tốn ép mặt qui ước bulông phụ thuộc vào : - vật liệu thép - Phương pháp tạo lỗ bulông; - cấu tạo (sử dụng khoảng cách min) (tiếp 3/3) §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc chịu trượt liên kết bulông cường độ cao a) Sự làm việc chịu trượt bulông CĐC: Bulông làm vật liệu cường độ cao cao => tạo lực xiết lớn, lực kéo thân bulông lớn Tạo lực masat lớn mặt tiếp xúc thép: Nms >> N ngoại lực tác dụng (vng góc với trục thân bulơng) N N Các thép không bị trượt (không dịch chuyển) lên Khơng có ép mặt thân bulơng lên thành lỗ, thân bulông chịu lực kéo xiết êcu Ngoại lực tác dụng N truyền liên kết hoàn tồn thơng qua ma sát §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc chịu trượt liên kết bulông cường độ cao b) Khả chịu trượt bulông cường độ cao: Khả chịu trượt bulơng cường độ cao lực masat tối đa tạo liên kết Lực kéo tối đa bulông CĐC: P = Abn ⋅ f hb Abn diện tích thực tiết diện thân bulơng (bulơng bị kéo đứt phần có ren); fhb cường độ chịu kéo tính tốn vật liệu bulơng, lấy fhb = 0,7fub với fub cường độ kéo đứt tức thời bulông, tra bảng Phụ lục 1.12 §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULƠNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc chịu trượt liên kết bulông cường độ cao b) Khả chịu trượt bulông cường độ cao: [N] b µ = P ⋅ γ b2 ⋅ γ b1 ⋅ n f = f hb ⋅ Abn µ ⋅ γ b2 (tiếp 2/2) ⋅ γ b1 ⋅ n f µ : hệ số ma sát, tra Bảng 2.10, phụ thuộc vào phương pháp tạo nhám bề mặt tiếp xúc cấu kiện liên kết, khoảng 0,25 ~ 0,58 γ b2 : hệ số độ tin cậy liên kết, tra Bảng 2.10, phụ thuộc vào phương pháp làm bề mặt, khe hở thân lỗ bulông γ b1 : hệ số điều kiện làm việc liên kết, phụ thuộc vào số lượng bulông: 0,8 ~ : nf : số mặt phẳng ma sát tính tốn §2.6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc chịu kéo bulông liên kết a) Sự làm việc: N Ngoại lực tác dụng theo phương song song với trục bulơng Các cấu kiện có xu hướng tách rời xa Liên kết bị phá hoại bulông bị kéo đứt phần tiện ren (không xét đến làm việc cấu kiện liên kết) => Lực tác dụng lên thân bulơng ngoại lực N N/2 N/2 b) Khả chịu kéo bulông: π ⋅d [ N ] tb = Abn ⋅ f tb = ⋅ f tb Abn ftb cường độ chịu kéo tính tốn vật liệu bulơng Khi sử dụng bulơng cường độ cao ftb lấy fhb diện tích tiết diện thực tiết diện thân bulơng §2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULƠNG Các hình thức cấu tạo liên kết bulông a) Liên kết ghép chồng: d) c) Liên kết ghép chồng thép: a) b) Liên kết ghép chồng thép góc với thép: Đường truyền lực qua liên kết bị uốn cong, có độ lệch tâm, chịu mô men uốn phụ Số lượng bulơng thực tế bố trí cần tăng thêm 10% so với tính tốn §2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULƠNG a) b) Các hình thức cấu tạo liên kết bulơng b) Liên kết có ghép: Liên kết thép có sử dụng hay ghép: a) b) d) c) c) Liên kết thép hình: a) b) d) Cần tăng số lượng bulơng lên 10% ThÐp gãc ghÐp B¶n ghÐp c) d) Khơng cần tăng số lượng bu lơng lên 10% độ cứng cấu kiện lớn §2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULƠNG Bố trí bulơng a) Hình thức bố trí song song: b) Hình thức bố trí sole: 1) K hoảng cách a) d l ng kính thân bulơng b) N N 2d 2,5d 2,5d 2,5d N N 2d 2,5d 2,5d 2) K hoảng cách max Nếu bố trí bulơngc)có thép kếtu dễ CÊukhoảng kiƯn chÞucách kÐo gần q, bảnd) CÊu liên kiƯn chÞ nÐnbị xé đứt (phá hoại ép mặt) 16d 16d 12d 16d Nếu bố trí bulơngN có khoảng kết không N 24t 24tcách xa quá, 18tliên18t N tốn vật N liệu, chặt, dễ bị gỉ, phần thép bulông không đảm bảo ổn định chịu nén Nên bố trí bulơng có khoảng cách nhỏ (khoảng cách min) để tiết kiệm vật liệu, liên kết gọn nhẹ, đảm bảo đủ chịu 8d 4d 8d 4d lực N 16d 24t 16d 24t N §2.7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULÔNG N 12d 18t 16d 18t N Bố trí bulơng c) Đối với 4d 8d 12t thép8thình: e) 4d 8t 8d 12t a a Vị trí dãy bulơng đựoc qui định sẵn theo kích thước loại thép hình Đối với thép góc, bề rộng cánh b < 100 mm : bố trí hàng bulơng b ≥ 100 mm : bố trí hàng bulơng ... liệu, liên kết gọn nhẹ, đảm bảo đủ chịu 8d 4d 8d 4d lực N 16d 24 t 16d 24 t N ? ?2. 7 CẤU TẠO CỦA LIÊN KẾT BULÔNG N 12d 18t 16d 18t N Bố trí bulơng c) Đối với 4d 8d 12t thép8 thình: e) 4d 8t 8d 12t a a... 2, 5d 2, 5d N N 2d 2, 5d 2, 5d 2) K hoảng cách max Nu b trí bulơngc)có thép kếtu dễ CÊukhoảng kiƯn chÞucách kÐo gần q, bảnd) CÊu liên kiƯn chÞ nÐnbị xé đứt (phá hoại ép mặt) 16d 16d 12d 16d Nếu bố trí... = x 10 = 40 daN/mm2 = 4000 daN/cm2 fy = x = 24 daN/mm2 = 24 00 daN/cm2 fy (daN/mm2) ? ?2. 6 SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULÔNG VÀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA MỘT BULÔNG Sự làm việc liên kết bulông thô, thường,