Bài giảng Kết cấu thép - Chương 2: Liên kết kết cấu thép (Phần 2)
I. Các loại BL trong KCT
II. Sự làm việc của liên
kết BL và khả năng
chịu lực của BL
III. Cấu tạo của liên kết
BL
IV. Tính toán liên kết BL
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kết cấu thép - Chương 2: Liên kết kết cấu thép (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Kết cấu thép - Chương 2: Liên kết kết cấu thép (Phần 2)
LIÊN KẾT BULƠNG I. Các loại BL trong KCT II. Sự làm việc của liên kết BL và khả năng chịu lực của BL III. Cấu tạo của liên kết BL IV. Tính toán liên kết BL I. CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KCT 1. Cấu tạo chung của bu lông 2. Bu lông thô và bu lông thường 3. Bu lông tinh 4. Bu lông cường độ cao - Thân bu lông - Mũ - Êcu (đai ốc) - Long đen (đệm) 1. Cấu tạo chung của bu lông Phân loại bu lông: + Bu lông thô + Bu lông thường + Bu lông tinh + Bu lông cường độ cao + Bu lông neo - Phân loại theo độ bền từ 4.6 – 10.9: + Số đầu x 10 fu (daN/mm 2) + Số đầu x số sau fy (daN/mm 2) + Công trình thường nên dùng lớp độ bền 4.6, 4.8, 5.6 1. Cấu tạo chung của bu lông Trạng thái làm việc Ký hiệu Cấp độ bền 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 Cường độ tính tốn chịu cắt và kéo của bulơng (N/mm2) - Dlỗ = d + (2 – 3 mm) - Rẻ, sản xuất nhanh và dễ đặt vào lỗ - Khi làm việc sẽ biến dạng nhiều không dùng trong các công trình quan trọng có fy > 3800 daN/cm 2 - Dùng làm việc chịu kéo, để định vị các cấu kiện khi lắp ghép 2. Bulông thô và bu lông thường - Dlỗ = d + 0.3 mm, tạo lỗ bằng khoan - Khe hở giữa bulông và lỗ nhỏ liên kết chặt, làm việc chịu cắt - Do tính phức tạp khi sản xuất và lắp đặt vào lỗ ít dùng - Bu lông tinh có các lớp độ bền tương tự bu lông thô và thường 3. Bu lông tinh - Được làm từ thép hợp kim - Cường độ cao có thể vặn êcu rất chặt Lực ma sát lớn chống lại sự trượt tương đối giữa chúng - Dễ chế tạo, khả năng chịu lực lớn - Dùng rộng rãi, thay thế cho liên kết đinh tán trong các kết cấu chịu tải trọng nặng và tải trọng động 4. Bu lông cường độ cao II. SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULƠNG & KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BULƠNG 1. Sự làm việc của liên kết bulông thô, bulông thường và bulông tinh 2. Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulông cường độ cao 3. Sự làm việc của bulông khi chịu kéo Các giai đoạn chịu lực: - Lực trượt < lực ma sát : các bản thép chưa bị trượt - Lực trượt > lực ma sát : các bản thép trượt tương đối với nhau - Lực trượt truyền qua liên kết = sự ép của thân bulông lên thành lỗ Thân bulông chịu cắt, uốn và kéo 1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh - Lực trượt tăng Liên kết làm việc trong giai đoạn dẻo Phá hoại do cắt ngang thân đinh Phá hoại do lực ép mặt trên thành lỗ Phá hoại do cắt và do ép mặt 1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh a. Khả năng làm việc chịu cắt của bulông: [N]vb = fvb b A nv - fvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu bu lông - b : hệ số điều kiện làm việc liên kết bulông - A : diện tích tiết diện ngang thân bulông – phần không bị ren - nv : số lượng mặt cắt tính toán của bulông 1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh 1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh Trạng thái làm việc Ký hiệu Cấp độ bền 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 Cường độ tính tốn chịu cắt và kéo của bulơng (N/mm2) d 16 18 20 22 24 27 30 36 42 48 Bước ren 2 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 4 4,5 5 A 2,01 2,54 3,14 3,80 4,52 5,72 7,06 10,17 13,85 18,09 Abn 1,57 1,92 2,45 3,03 3,52 4,59 5,60 8,16 11,20 14,72 Diện tích tiết diện của bulơng A, Abn (cm 2) b. Khả năng làm việc chịu ép mặt của bulông: [N]cb = d (t)min fcb b - (t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía - fcb : cường độ ép mặt tính toán của bulông - d : đường kính thân bu lông 1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh 1. Sự làm việc của lk bulông thô, bulông thường và bulông tinh Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện được liên kết Cường độ tính tốn chịu ép mặt fcb (N/mm2) của BL BL tinh BL thơ và thường 340 435 395 380 515 465 400 560 505 420 600 540 440 650 585 450 675 605 480 745 670 500 795 710 520 850 760 540 905 805 Khả năng chịu trượt của 1 bulông: [N]cb = fhb Abn b1 (b2)min nf • fhb : cường độ chịu kéo tính toán vật liệu bu lông, fhb=0,7fub • Abn : diện tích thực thân bu lông • b1 : hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu lông • : hệ số ma sát • b2 : hệ số độ tin cậy • nf : số lượng mặt phẳng tính toán 2. Sự làm việc của lk bulông cường độ cao - Bulông chịu kéo khi ngoại lực tác dụng có phương // bulông: [N]tb = Abn ftb - Abn : diện tích thực của tiết diện thân bu lông - ftb : cường độ tính toán của vật liệu bu lông khi chịu kéo 3. Sự làm việc của lk bulông khi chịu kéo III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULƠNG 1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông 2. Bố trí bulông + Liên kết đối đầu có bản ghép + Liên kết ghép chồng 1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông Đối với Thép Tấm: + Liên kết đối đầu có 2 bản ghép hay 1 bản ghép + Liên kết ghép chồng Đối xứng truyền lực Tốt LỆCH TÂM số BL cần tăng 10% Số bulông phía bản đệm tăng 10% 1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông Đối với Thép Hình – LK đối đầu: + Nối bằng các Bản Ghép + Nối bằng Thép Góc Thép hình cứng, độ lệch tâm ít ảnh hưởng KHÔNG CẦN TĂNG SỐ BULÔNG 1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông Đối với thép hình - Liên kết CHỒNG + Đối xứng: làm việc tốt hơn + Không đối xứng: cấu kiện mềm tăng 10% số lượng BL 1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulông Quy ước: + Đường Đinh: các BL trên 1 đường thẳng + DÃY ĐINH: song song lực + HÀNG ĐINH: vuông góc lực + BƯỚC ĐINH: khoảng cách 2 BL trên đường đinh Bố trí song song Bố trí so le Hàng đinh 2. Bố trí bulông - Khoảng cách min nhằm: + Đảm bảo độ bền của bản thép + Đảm bảo không gian tối thiểu để vặn êcu Đối với các liên kết chịu lực, nên bố trí theo kcách MIN để gọn, tiết kiệm 2. Bố trí bulông - Khoảng cách max: + Đảm bảo độ ổn định của bản thép (đối với cấu kiện chịu nén) + Đảm bảo độ chặt của liên kết, tránh không cho nước, hơi, bụi bẩn lọt vào trong liên kết gây ăn mòn thép. 2. Bố trí bulông - Đối với thép Hình, vị trí các dãy bulông (a, a1, a2, n) được quy định sẵn theo kích thước tương ứng của từng loại thép hình 2. Bố trí bulông IV. TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG 1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục 2. Tính toán liên kết bulông chịu mômen và lực cắt 3. Ký hiệu bulông, đinh tán trên bản vẽ Chọn đường kính BL và kích thước các bản ghép: - Trong cùng 1 cấu kiện, chỉ nên dùng 1 loại đường kính bulông - Chọn bulông theo công trình: + Thông thường: d = 20 – 24mm + Nặng: d = 24 – 30 mm - Chọn bản ghép sao cho: 1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục Tính toán số lượng bulông: a) Đối với bulông thô, thường và tinh (chịu CẮT và ÉP MẶT) : + Số lượng bulông cần thiết được tính theo: trong đó: [N]minb = min ([N]vb, [N]cb) - [N]vb : cường độ chịu cắt của bu lông - [N]cb : cường độ chịu ép mặt của bu lông 1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục min cb N n N + Kiểm tra cấu kiện cơ bản bị giảm yếu do lỗ bulông: trong đó : An - diện tích tiết diện thực của bản thép bl - hệ số điều kiện làm việc, cho phép kể sự làm việc dẻo của liên kết * Đối với dầm đặc, cột và các bản nối : bl = 1,1 * Đối với kết cấu thanh của mái và sàn: bl = 1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục bl c n N f A + Tính toán diện tích thực giảm yếu do lỗ bulông: An = A – A1 trong đó : A1 = Max (A 1,5 1, A 1,2,3,4,5 1 – n s 2t/4u) 1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục b) Đối với bulông chịu kéo + Số lượng bulông cần thiết được tính theo: [N]tb : khả năng chịu kéo bu lông + Kiểm tra bền bản thép bị giảm yếu do lỗ bulông ctb N n N 1. Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục DÃY H À N G 2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt - Giả thiết gần đúng: trong đĩ: Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i Li – cánh tay địn của các cặp ngẫu lực Ni 1 1 2 2 ... ...i i i iM N L N L N L N L - Các lực Ni có thể được tính qua N1 : - Từ đó xác định được lực lớn nhất N1: 2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt max 1 max 2 i ML N N L 1 i i i N L N L 2 2 21 1 2 1 ... ...i N M L L L L - Lực lớn nhất tác dụng lên 1 bulông do M gây ra: 2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt max 2blM i ML N m L - Điều kiện bền: [N]minb = min ([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 2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt max2 min 1 blM cb ML N N m L - Liên kết bulông chịu Q: trong đó: n – số lượng bulông trên một nửa liên kết - Kiểm tra bền liên kết bulông chịu đồng thời cả M và Q: 2. Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt blQ Q N n 2 2 minbl blM blQ cb N N N N Trạng thái chịu lực Bulơng Cắt [N]vb = fvb b A nv Ép mặt [N]cb = d (t)min fcb b Kéo [N]tb = Abn ftb Khả năng chịu lực của 1 bulông - fvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu BL - b : hệ số điều kiện làm việc liên kết BL - A : diện tích tiết diện ngang thân BL – phần không bị ren - nv : số lượng mặt cắt tính toán của BL - (t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía - fcb : cường độ ép mặt tính toán của BL - d : đường kính thân bu lông - Abn : diện tích thực của tiết diện thân BL - f : cường độ tính toán của vật liệu BL khi chịu kéo NM Q N N N n maxN MN N N 2 2 maxQ MN N N Kéo (hoặc nén), uốn và cắt (N, M, Q) Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M và N) Uốn và cắt (M và Q) max max 2M i ML N m L Q Q N n n – số BL ở 1 phía LK Nbl ≤ [N]blc 22 maxQ M NN N N N Ví dụ: Thiết kế đầu nối 2 mép bản thép cĩ tiết diện 260x14mm, chịu lực kéo N=500kN, dùng BL thơ nhĩm 4.6, thép CCT34 Chọn BL thơ, đường kính d = 20mm, cĩ Abl = 3,14cm 2; fvb=1500daN/cm 2; fu = 3400daN/cm 2 Chọn hai bản ghép, mỗi bản dày Diện tích hai bản ghép: Diện tích tiết diện thép cơ bản: bản ghép đủ bền Khả năng chịu cắt của BL: 8bg mm 22 2.26.0,8 41,6bgA cm 2 2 2 26.1, 4 36,4 2 41,6 36,4bg A cm A cm A cm . . . 1500.0,9.3,14.2 8478vb b b vvbN f A n daN Xác định khả năng chịu ép mặt của BL: Lấy n=6 bulong Kiểm tra bền bản thép giảm yếu: Bản thép đủ bền min min ( ) . . 2.1, 4.3950.0,9 9954 8478 cb bcb b vb N d f daN N N daN min 50000 5,9 8478.1cb N n N 50000 1840,9 2100.1,1 2310 26 3.2,2 .1,4 b c n N f daN daN A - Đinh tán : 1 đoạn thép tròn, 1 đầu được tạo mũ sẵn, đầu kia được tán thành mũ khi đã lắp đinh vào liên kết LIÊN KẾT ĐINH TÁN
File đính kèm:
- bai_giang_ket_cau_thep_chuong_2_lien_ket_ket_cau_thep_phan_2.pdf