2/ Dầm ghộ p( dầm tổ hợp)
5.11.2 Mối nối cụng trường bằng bulụng
Bước 1: Tiờu chuẩn thiết kế
Bước 2: Lựa chọn mặt cắt dầm làm cơ sở cho việc thiết kế mối nối cụng trường Bước 3: Tớnh toỏn cỏc lực thiết kế trong mối nối cỏnh
Bước 4 : Thiết kế mối nối cỏnh dưới Bước 5: Thiết kế mối nối cỏnh trờn
Bước 6: Tớnh toỏn cỏc lực thiết kế trong mối nối bản bụng Bước 7 : thiết kế mối nối bụng
Chọn vị trớ mối nối cụng trường
Vị trớ mối nối thường nờn trỏnh chỗ cú mụ men lớn. Đối với dầm giản đơn, ta thường bố trớ cỏch gối một đoạn (1/4 1/3)L và đối xứng với nhau qua mặt cắt giữa dầm.
Mối nối cụng trường bằng bung lụng CĐC của dầm chữ I tổ hợp hàn cú dạng điển hỡnh như sau:
Từ hỡnh vẽ ta thấy mối nối gồm hai phần:
+ Mối nối bản cỏnh làm việc giống như mối nối đối đầu hai bản thộp chịu lực dọc trục; + Mối nối bản bụng làm việc giống như mối mối đối đầu hai bản thộp chịu tỏc dụng đồng thời của mụmen, lực cắt và lực dọc.
Do vậy, việc đầu tiờn là ta phải xỏc định được cỏc lực thiết kế cho mối nối bản cỏnh và mối nối bản bụng.
1/ Thiết kế mối nối cỏnh
\1.1/ Tớnh toỏn cỏc lực thiết kế trong mối nối cỏnh
Ở trạng thỏi giới hạn cường độ, cỏc bản nối và cỏc mối nối trờn cỏnh khống chế ( kiểm soỏt – Controling) phải cõn xứng để cung cấp một sức khỏng nhỏ nhất lấy theo ứng suất thiết kế Fcf nhõn với diện tớch tiết diện cỏnh cú hiệu nhỏ hơn, Ae, trờn cả hai phớa của mối nối , ở
đõy Fcf lấy như sau:
yf yf cf 0,75 F 2 F F f f h cf R f Trong đú:
fcf = ứng suất uốn lớn nhất do tải trọng cú hệ số gõy tại điểm giữa bản cỏnh kiểm soỏt, tại mối nối ;
Rh – Hệ số lai;
- Hệ số giảm ứng suất cỏnh, =1.0
f = Hệ số khỏng uốn theo quy định; (A6.5.4.2)
Fyf- Cường độ kộo chảy của thộp bản cỏnh
Ae – Diện tớch cú hiệu của bản cỏnh (mm2), đối với cỏnh nộn Ae là diện tớch tiết
diện nguyờn, đối với cỏnh kộo Aelấy như sau:
g n yt y u u e A A F F A
u Hệ số sức khỏng kộo đứt của cấu kiện chịu kộo (A 6.5.4.2)
y Hệ số sức khỏng kộo chảy của cấu kiện chịu kộo (A 6.5.4.2)
Fu Cường độ chịu kộo đứt của thộp cỏnh kộo
Fyt Cường độ chịu kộo chảy của thộp cỏnh kộo
An Diện tớch thực của cỏnh kộo
Ag Diện tớch nguyờn của cỏnh kộo
Cỏc bản nối và cỏc mối nối của bản cỏnh khụng kiểm soỏt ( Noncontrolling flange)của TTGHCĐ phải cõn xứng để cung cấp một sức khỏng nhỏ nhất lấy theo ứng suất thiết kế Fncf
nhõn với diện tớch hữu hiệu nhỏ hơn, Ae, trờn cả hai phớa của mối nối . Fncf được xỏc định theo cụng thức sau: yf f nct 0,75 F F h ncf cf R f R Trong đú:
Rcf Giỏ trị của tỷ số Fcf và fcf đối với cỏnh kiểm soỏt .
fncf - ứng suất uốn do tải trọng cú hệ số gõy ra tại điểm giữa bản cỏnh tại vị trớ mối nối ;
+ Tại trạng thỏi giới hạn cường độ, lực thiết kế trong cỏc bản nối ( bản ghộp ) chịu kộo sẽ khụng vượt quỏ sức khỏng kộo cú hệ số như tớnh với cấu kiện chịu kộo. Lực thiết kế trong cỏc bản nối chịu nộn sẽ khụng vượt quỏ sức khỏng nộn cú hệ số,Rr và được lấy như sau:
s y c r F A R Trong đú :
c Hệ số sức khỏng nộn của cấu kiện chịu nộn (A 6.5.4.2)
Fy Cường độ chảy của bản nối ( Mpa) Ay Diện tớch nguyờn của bản nối ( mm2)
1.2. Chọn kớch thước mối nối
Mối nối được thiết kế theo phương phỏp thử - sai, tức là ta lần lượt chọn kớch thước mối nối dựa vào kinh nghiệm và cỏc quy định khống chế của tiờu chuẩn thiết kế, rồi kiểm toỏn lại, nếu khụng đạt thỡ ta phải chọn lại và kiểm toỏn lại. Quỏ trỡnh được lặp lại cho đến khi thoả món.
Cỏc thụng số mối nối:
+ Kớch thước bản nối ngoài; + Kớch thước bản nối trong; + Đường kớnh bu lụng CĐC;
+ Lỗ bu lụng CĐC sử dụng lỗ tiờu chuẩn; + Số bu lụng CĐC một bờn mối nối.
1.3. Kiểm toỏn khoảng cỏch của cỏc bu lụng CĐC (A6.13.2.6) 1.4. Kiểm toỏn sức khỏng cắt của bu lụng CĐC
Xỏc định sức khỏng cắt danh định của bu lụng CĐC theo quy định, ta được Rn
(A6.13.2.7)
Sức khỏng cắt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHCĐ được xỏc định như sau: Rr1 = sRn
Trong đú:
s = Hệ số sức khỏng cho bu lụng A325M (A490M) chịu cắt theo quy định; (A6.5.4.2)
Số bu lụng CĐC cần thiết cho mỗi bờn mối nối theo sức khỏng cắt được xỏc định như sau: r1 bot 1 R P N Trong đú:
Pbot = Lực thiết nhỏ nhất trong bản cỏnh dưới ở TTGHCĐ (N).
1.5. Kiểm toỏn sức khỏng ộp mặt của bu lụng CĐC
Xỏc định sức khỏng ộp mặt danh định của bu lụng CĐC theo quy định, ta được Rn
(A6.13.2.9)
Sức khỏng ộp mặt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHCĐ được xỏc định như sau: Rr2 = bbRn
Trong đú:
bb = Hệ số sức khỏng ộp mặt bu lụng trờn vật liệu theo quy định; (A6.5.4.2) Số bu lụng CĐC cần thiết cho mỗi bờn mối nối theo sức khỏng ộp mặt được xỏc định như sau: r2 bot 2 R P N Trong đú:
1.6. Kiểm toỏn sức khỏng trượt của bu lụng CĐC
Xỏc định sức khỏng trượt danh định của bu lụng CĐC theo quy định, ta được Rn
(A6.13.2.8)
Sức khỏng trượt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHSD được xỏc định như sau: Rr = Rn
Số bu lụng CĐC cần thiết cho mỗi bờn mối nối theo sức khỏng trượt được xỏc định như sau: r bot 3 R P N Trong đú:
Pbot = Lực thiết kế trong bản cỏnh dưới ở TTGHSD (N). Số bu lụng cần thiết cho mỗi bờn mối nối được xỏc định như sau:
N = max(N1, N2, N3) 2/ Thiết kế mối nối bụng
2.1. Chọn kớch thước mối nối
Mối nối được thiết kế theo phương phỏp thử - sai, tức là ta lần lượt chọn kớch thước mối nối theo kinh nghiệm, rồi kiểm toỏn lại, nếu khụng đạt thỡ ta phải chọn lại và kiểm toỏn lại. Quỏ trỡnh được lặp lại cho đến khi thoả món.
Ta sơ bộ chọn kớch thước mối nối như sau: Hỡnh vẽ Cỏc thụng số mối nối: + Kớch thước bản nối; + Đường kớnh bu lụng CĐC; + Lỗ bu lụng CĐC: Sử dụng lỗ tiờu chuẩn; + Số bu lụng CĐC một bờn mối nối. 2.2. Tớnh toỏn lực cắt thiết kế nhỏ nhất
Lực cắt thiết kế nhỏ nhất ở TTGHCĐI được xỏc định theo cụng thức sau:
r r u 0,75V 2 V V V Trong đú:
Vu = Lực cắt cú hệ số tỏc dụng lờn dầm tại vị trớ mối nối ở THTTCĐI (N); Vr = Sức khỏng cắt tớnh toỏn của dầm tại vị trớ mối nối (N).
Lực cắt thiết kế nhỏ nhất ở TTGHSD được xỏc định theo cụng thức sau: V = VuSD
Vu = Lực cắt cú hệ số tỏc dụng lờn dầm tại vị trớ mối nối ở THTTSD (N).
2.3. Tớnh toỏn mụ men và lực ngang thiết kế nhỏ nhất
Mụ men thiết kế nhỏ nhất ở TTGHCĐI được xỏc định theo cụng thức sau: M = Mv + Mw
Trong đú:
Mv = Mụ men do lực cắt thiết kế tại vị trớ mối nối ở TTGHCĐI tỏc dụng lệch tõm với trọng tõm nhúm đinh ở mỗi bờn mối nối gõy ra:
Mv = V.e Trong đú:
V = Lực cắt thiết kế nhỏ nhất tại vị trớ mối nối ở TTGHCĐI (N);
e = Độ lệch tõm của nhúm đinh ở mỗi bờn mối nối, lấy bằng khoảng cỏch từ trọng tõm của nhúm đinh mỗi bờn mối nối tới tim mối nối (mm);
Mw = Phần mụ men tỏc dụng lờn phần bản bụng, do mụ men uốn tại vị trớ mối nối ở TTGHCĐI gõy ra:
tbot ctop 2 w w F F 12 D t M Trong đú:
Ftbot, Fctop = ứng suất thiết kế nhỏ nhất tại trọng tõm bản cỏnh dưới, cỏnh trờn ở TTGHCĐI (N/mm2).
Lực ngang thiết kế nhỏ nhất ở TTGHCĐI được xỏc định theo cụng thức sau:
tbot ctop w F F 2 D t H Trong đú:
Ftbot, Fctop = ứng suất thiết kế nhỏ nhất tại trọng tõm bản cỏnh dưới, cỏnh trờn ở TTGHCĐI (N/mm2).
Mụ men thiết kế nhỏ nhất ở TTGHSD được xỏc định theo cụng thức sau: M = Mv + Mw
Trong đú:
Mv = Mụ men do lực cắt thiết kế tại vị trớ mối nối ở TTGHSD tỏc dụng lệch tõm với trọng tõm nhúm đinh ở mỗi bờn mối nối gõy ra:
Mv = V.e Trong đú:
e = Độ lệch tõm của nhúm đinh ở mỗi bờn mối nối, lấy bằng khoảng cỏch từ trọng tõm của nhúm đinh mỗi bờn mối nối tới tim mối nối (mm);
Mw = Phần mụ men bản bụng chịu, do mụ men uốn tại vị trớ mối nối ở TTGHSD
gõy ra: tbot ctop
2 w w F F 12 D t M Trong đú:
Ftbot, Fctop = ứng suất thiết kế nhỏ nhất tại trọng tõm bản cỏnh dưới, cỏnh trờn ở TTGHSD (N/mm2).
Lực ngang thiết kế nhỏ nhất ở TTGHSD được xỏc định theo cụng thức sau:
tbot ctop w F F 2 D t H Trong đú:
Ftbot, Fctop = ứng suất thiết kế nhỏ nhất tại trọng tõm bản cỏnh dưới, cỏnh trờn ở TTGHSD (N/mm2).
2.4. Kiểm toỏn khoảng cỏch của cỏc bu lụng CĐC (A6.13.2.6)
Tương tự như trờn
2.5. Lực cắt tớnh toỏn trong một bu lụng CĐC
Ta chỉ tớnh toỏn với bu lụng CĐC ở vị trớ xa nhất so với trọng tõm của nhúm bu lụng ở mỗi bờn mối nối, là bu lụng chịu lực cắt lớn nhất.
Lực cắt tớnh toỏn trong bu lụng ở vị trớ xa nhất được xỏc định như sau: Hỡnh vẽ
2 max 2 max max J My N H J Mx N V R Trong đú:
N = Số bu lụng ở mỗi bờn mối nối (bu lụng); V = Lực cắt thiết kế (N);
M = Mụ men thiết kế (N.mm); H = Lực ngang thiết kế (N);
J = Tổng bỡnh phương khoảng cỏch của cỏc đinh trong nhúm ở mỗi bờn mối nối tới trọng tõm của nhúm đinh (mm2);
J = Jx + Jy = J xi2 yi2
Jx = Tổng bỡnh phương khoảng cỏch đứng của cỏc đinh trong nhúm ở mỗi bờn mối nối tới trọng tõm của nhúm đinh (mm2);
Jy= Tổng bỡnh phương khoảng cỏch ngang của cỏc đinh trong nhúm ở mỗi bờn mối nối tới trọng tõm của nhúm đinh (mm2);
xmax = Khoảng cỏch từ đinh xa nhất theo phương ngang tới trọng tõm của nhúm đinh mỗi bờn mối nối (mm);
ymax = Khoảng cỏch từ đinh xa nhất theo phương đứng tới trọng tõm của nhúm đinh mỗi bờn mối nối (mm).
2.6. Kiểm toỏn sức khỏng cắt của bu lụng CĐC
Xỏc định sức khỏng cắt danh định của bu lụng CĐC theo quy định, ta được Rn
(A6.13.2.7)
Sức khỏng cắt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHCĐ được xỏc định như sau: Rr = sRn
Trong đú:
s = Hệ số sức khỏng cho bu lụng A325M (A490M) chịu cắt theo quy định; (A6.5.4.2)
Sức khỏng cắt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHCĐI phải thoả món điều kiện sau: Rmax Rr
Trong đú:
Rmax = Lực cắt tớnh toỏn trong bu lụng ở vị trớ xa nhất ở TTGHCĐI (N).
2.7. Kiểm toỏn sức khỏng ộp mặt của bu lụng CĐC
Xỏc định sức khỏng ộp mặt danh định của bu lụng CĐC theo quy định, ta được Rn
(A6.13.2.9)
Sức khỏng ộp mặt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHCĐ được xỏc định như sau: Rr = bbRn
Trong đú:
bb = Hệ số sức khỏng ộp mặt bu lụng trờn vật liệu theo quy định; (A6.5.4.2) Sức khỏng ộp mặt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHCĐI phải thoả món điều kiện sau:
Rmax Rr Trong đú:
Rmax = Lực cắt tớnh toỏn trong bu lụng ở vị trớ xa nhất ở TTGHCĐI (N).
2.8. Kiểm toỏn sức khỏng trượt của bu lụng CĐC
Xỏc định sức khỏng trượt danh định của bu lụng CĐC theo quy định, ta được Rn
(A6.13.2.8)
Sức khỏng trượt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHSD được xỏc định như sau: Rr = Rn
Sức khỏng trượt tớnh toỏn của bu lụng CĐC ở THGHSD phải thoả món điều kiện sau: Rmax Rr
Trong đú: