KẾT CẤU THÉP Chương 2.2

Introduction to composite construction of buildings LIÊN KẾT BULÔNG Caùc loaïi BL trong KCT Söï laøm vieäc cuûa lieân keát BL vaø khaû naêng chòu löïc cuûa BL Caáu taïo cuûa lieân keát BL Tính toaùn l.

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

- 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/mm2)

+ Số đầu x số sau  fy (daN/mm2)

+ 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/cm2

- 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:

- 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

b Khả năng làm việc chịu ép mặt của bulông:

[N]cb = d × ( Σ t)min × fcb × γ b

- ( Σ 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 f cb

Khả năng chịu trượt của 1 bulông:

[N]cb = fhb × Abn × γb1 (µ/γb2)min× nf

• fhb : cường độ chịu kéo tính toán vật liệu bu lông, fhb=0,7fub

• Abn : diện tích thực thân bu lông

• γb1 : hệ số điều kiện làm việc của liên kết

bu lông

• µ : hệ số ma sát

• γb2 : 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 

H 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 BULÔN G

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

- 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

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

[ ]minb c

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

γbl - 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 :

N

f

A ≤ γ γ

+ Tính toán diện tích thực giảm yếu do lỗ bulông:

An = A – A1trong đó : A1 = Max (A1,5

1, A1,2,3,4,5

1 – n× s2t/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

[ ]tb c

N n

≥

1 Tính liên kết bulông chịu lực dọc trục

- 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

M = ∑ 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

N L N

- Lực lớn nhất tác dụng lên 1 bulông do M

gây ra:

2 Tính liên kết bulông chịu mômen và lực cắt

max 2

blM

i

ML N

=

∑

- Ñieàu kieän beàn:

- 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

Trạng thái chịu lực Bulơng

Khả năng chịu lực của 1 bulông

- fvb : cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu BL

− γb : 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

- (Σt)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

- ftb : cường độ tính toán của vật liệu BL khi chịu kéo

Kéo (hoặc nén), uốn và cắt (N, M, Q)

Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M và N)

Ví dụ: Thiết kế đầu nối 2 mép bản thép có tiết diện 260x14mm, chịu lực kéo N=500kN, dùng BL thô nhóm 4.6, thép CCT34

Xác định khả năng chịu ép mặt của BL:

8478

cb b cb

c b

N n

b c n

N

−

- Đinh tán : 1 đoạn thép

tròn, 1 đầu được tạo mũ sẵn, đầu kia được tán thành mũ khi đã lắp đinh vào liên kếtLIÊN KẾT ĐINH TÁN