GIÁO TRÌNH LIÊN KẾT BU LONG TRONG KẾT CẤU THÉP

KẾT CẤU THÉP Chương Tổng quan Kết Cấu Thép Chương Vật Liệu Sự Làm Việc KC Thép Chương Liên Kết Kết Cấu Thép Chương Dầm Thép Chương Cột Thép Chương Dàn Thép B LIÊN KẾT BULÔNG I Các loại BL KCT II Sự làm việc liên kết BL khả chịu lực BL III Cấu tạo liên kết BL IV Tính tốn liên kết BL Nguồn: Internet B LIÊN KẾT BULÔNG I CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT Cấu tạo chung bu lông Bu lông thô bu lông thường Bu lông tinh Bu lông cường độ cao I CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT Cấu tạo chung Bu lông + Thân bu lông + Mũ + Êcu (đai ốc) + Long đền (đệm) Phân loại bu lông: + Bu lông thô + Bu lông thường + Bu lông tinh + Bu lông cường độ cao + Bu lơng neo I CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KCT Cấu tạo chung Bu lông - Phân loại theo độ bền từ 4.6 – 10.9: + Số đầu x 10  fub (daN/mm2) + Số đầu x số sau  fy (daN/mm2) Trạng thái làm việc Ký hiệ u Cắt fvb Kéo Ép mặt a Bulông tinh ftb b Bulông thô bulông thường Cường độ chịu cắt kéo bulông ứng với cấp độ bền 4.6; 5.6; 6.6 4.8; 5.8 fvb = 0,38 fvb = 0,4 fub fub ftb = 0,42 fub ftb = 0,4 fub 8.8; 10.9 Cường độ chịu ép mặt cấu kiện thép có giới hạn chảy 440 MPa fvb = 0,4 fub  ftb = 0,5 fub     f   ,  410 u  f u  fcb =  E     fu   fcb =  0,6  340  f u E  fcb I CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT Cấu tạo chung Bu lơng Cường độ tính tốn chịu cắt kéo bulông (N/mm2) Trạng thái làm việc Ký hiệu 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 8.8 10.9 Cắt fvb 150 160 190 200 230 320 400 Kéo ftb 170 160 210 200 250 400 500 Cấp độ bền I CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT Cấu tạo chung Bu lông Giá trị fcb Giới hạn bền kéo đứt thép cấu kiện liên kết Bulông tinh Bulông thô thường 340 380 400 420 440 450 480 500 520 540 435 515 560 600 650 675 745 795 850 905 395 465 505 540 585 605 670 710 760 805 I CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT Bu lông thô thường - Dlỗ = d + (2 – mm) - Rẻ, sản xuất nhanh dễ đặt vào lỗ - Khi làm việc biến dạng nhiều  khơng dùng cơng trình quan trọng có fy > 380 N/mm2 - Dùng làm việc chịu kéo, để định vị cấu kiện lắp ghép I CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT Bu lông tinh - Dlỗ = d + 0.3 mm, tạo lỗ khoan - Khe hở bulông lỗ nhỏ  liên kết chặt, làm việc chịu cắt - Do tính phức tạp sản xuất lắp đặt vào lỗ  dùng - Bu lơng tinh có lớp độ bền tương tự bu lơng thơ thường I CÁC LOẠI BULÔNG DÙNG TRONG KCT Bu lông cường độ cao - Được làm từ thép hợp kim - Cường độ cao  vặn êcu chặt  Lực ma sát lớn chống lại trượt tương đối chúng - Dễ chế tạo, khả chịu lực lớn - Dùng rộng rãi, thay cho liên kết đinh tán kết cấu chịu tải trọng nặng tải trọng động 10 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục Tính tốn số lượng bulơng: a) Đối với bulông thô, thường tinh (chịu CẮT ÉP MẶT) : + Số lượng bulông cần thiết tính theo: n N  N min b  c đó: [N]minb = ([N]vb, [N]cb) - [N]vb : cường độ chịu cắt bu lông - [N]cb : cường độ chịu ép mặt bu lông 35 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục + Kiểm tra cấu kiện bị giảm yếu lỗ bulông: N  f  bl  c An : An - diện tích tiết diện thực thép bl - hệ số điều kiện làm việc, cho phép kể làm việc dẻo liên kết * Đối với dầm đặc, cột nối : bl = 1,1 * Đối với kết cấu mái sàn: bl = 1,05 36 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục + Tính tốn diện tích thực giảm yếu lỗ bulơng: An = A – A1 : A1 = [A1,51; A1,2,3,4,51 – ns2t/4u] 37 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục b) Đối với bulông chịu kéo + Số lượng bulơng cần thiết tính theo: n N  N tb  c [N]tb : khả chịu kéo bu lông + Kiểm tra bền thép bị giảm yếu lỗ bulơng 38 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulơng chịu mơmen lực cắt (chính xác) X ax y1 Q ri rm ax yi i N N NQ m m ax NM N H À N G Y Q M DÃY x1 Giả thiết gần đúng: xi M   N i ri  N1r1  N r2   N i ri đó: Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i ri – cánh tay đòn cặp ngẫu lực Ni rmax N max  M xi  yi2 39 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulơng chịu mơmen lực cắt (trường hợp liên kết cao, hẹp) H À N G DÃY Giả thiết gần đúng: M   N i Li  N1 L1  N L2   N i Li đó: Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i Li – cánh tay đòn cặp ngẫu lực Ni 40 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulông chịu mômen lực cắt (trường hợp liên kết cao, hẹp) - Các lực Ni tính qua N1 : N1Li Ni  L1  N1  M     L1  L22   L2i   L1  - Từ xác định lực lớn N1: N1  N max MLmax  L  i 41 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulơng chịu mômen lực cắt (trường hợp liên kết cao, hẹp) - Lực lớn tác dụng lên bulông M gây ra: N blM MLmax  m Li 42 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulông chịu mômen lực cắt (trường hợp liên kết cao, hẹp) - Điều kiện bền: N blM MLmax    N min b  c m L1 [N]minb = ([N]vb, [N]cb) [N]minb = [N]b : BL cường độ cao [N]vb = fvb  b  A  nv [N]cb = d (t)min fcb  b [N]b = fhb  Abn  b1 (b2)min nf 43 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulông chịu mômen lực cắt - Liên kết bulông chịu Q: N blQ Q  n đó: n – số lượng bulông nửa liên kết - Kiểm tra bền liên kết bulông chịu đồng thời M Q: 2 N bl  N blM  N blQ   N min b  c 44 IV TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG Tính liên kết bulông chịu mômen lực cắt Khả chịu lực bulông Trạng thái chịu lực Bulông Cắt [N]vb = fvb  b  A  nv Ép mặt [N]cb = d (t)min fcb  b Kéo - [N]tb = Abn ftb fvb : cường độ tính tốn chịu cắt vật liệu BL b : hệ số điều kiện làm việc liên kết BL A : diện tích tiết diện ngang thân BL – phần khơng bị ren nv : số lượng mặt cắt tính tốn BL (t)min : tổng chiều dày nhỏ thép trượt phía fcb : cường độ ép mặt tính tốn BL d : đường kính thân bu lơng Abn : diện tích thực tiết diện thân BL 45 ftb : cường độ tính tốn vật liệu BL chịu kéo n – số BL phía LK N Nbl ≤ [N]blc Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M N) N Mmax N M max Uốn cắt (M Q) N  N N rmax M xi  yi2 M N  N N  N M max Q N NN  n Q M max MLmax  m Li Q NQ  n Kéo (hoặc nén), uốn cắt (N, M, Q) N  N   N M max  N N  Q 46 Ví dụ: Thiết kế đầu nối mép thép có tiết diện 360x14mm, chịu lực kéo N=800kN, dùng BL thơ nhóm 8.8, thép CCT38 Chọn BL thơ, đường kính d = 20mm, Chọn hai ghép, dày  bg  8mm Diện tích hai ghép: Abg  2.260.8  4160mm Diện tích tiết diện thép bản: A  260.14  3640mm 2 Abg  4160mm  A  3640mm  ghép đủ bền Khả chịu cắt BL:  N vb  f vb  b Ab nv  150.0,9.314.2  84780 N 47 Xác định khả chịu ép mặt BL:  N cb  d ( )min f cb  b  20.14.395.0,9  99540 N  N min b   N vb  84780 N n N  N min b  c  500000  5,9 84780.1 Lấy n=6 bulong Kiểm tra bền thép giảm yếu: N 500000  f  b c   184, 09  210.1,1.1  231MPa An  260  3.22  14  Bản thép đủ bền 48 LIÊN KẾT ĐINH TÁN - Đinh tán : đoạn thép tròn, đầu tạo mũ sẵn, đầu tán thành mũ lắp đinh vào liên kết - Tính tốn: Bulông 49