Bài giảng Kết cấu thép - Chương 2: Liên kết kết cấu thép (Tiếp)

LIÊN KẾT BULƠNGCác loại BL trong KCTSự làm việc của liên kết BL và khả năng chịu lực của BLCấu tạo của liên kết BLTính tốn liên kết BLI. CÁC LOẠI BULƠNG DÙNG TRONG KCT1. Cấu tạo chung của bu lơng2. Bu lơng thơ và bu lơng thường3. Bu lơng tinh4. Bu lơng cường độ caoThân bu lơngMũÊcu (đai ốc)Long đen (đệm)1. Cấu tạo chung của bu lôngPhân loại bu lơng:	+ Bu lơng thơ	+ Bu lơng thường 	+ Bu lơng tinh 	+ Bu lơng cường độ cao	+ Bu lơng neoPhân loại theo độ bền từ 4.6 – 10.9:	+ Số đầu x 10  fu (daN/mm2)	+ Số đầu x số sau  fy (daN/mm2)	+ Cơng trình thường nên dùng lớp độ bền 4.6, 4.8, 5.61. Cấu tạo chung của bu lôngTrạng thái làm việcKý hiệuCấp độ bền4.64.85.65.86.68.810.9Cắtfvb150160190200230320400Kéo ftb170160210200250400500Cường độ tính tốn chịu cắt và kéo của bulơng (N/mm2)Dlỗ = d + (2 – 3 mm)Rẻ, sản xuất nhanh và dễ đặt vào lỗKhi làm việc sẽ biến dạng nhiều  khơng dùng trong các cơng trình quan trọng cĩ fy > 3800 daN/cm2Dùng làm việc chịu kéo, để định vị các cấu kiện khi lắp ghép2. Bulông thô và bu lông thườngDlỗ = d + 0.3 mm, tạo lỗ bằng khoanKhe hở giữa bulơng và lỗ nhỏ  liên kết chặt, làm việc chịu cắtDo tính phức tạp khi sản xuất và lắp đặt vào lỗ  ít dùngBu lơng tinh cĩ các lớp độ bền tương tự bu lơng thơ và thường3. Bu lông tinhĐược làm từ thép hợp kimCường độ cao  cĩ thể vặn êcu rất chặt  Lực ma sát lớn chống lại sự trượt tương đối giữa chúngDễ chế tạo, khả năng chịu lực lớnDùng rộng rãi, thay thế cho liên kết đinh tán trong các kết cấu chịu tải trọng nặng và tải trọng động4. Bu lông cường độ caoII. SỰ LÀM VIỆC CỦA LIÊN KẾT BULƠNG &KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA BULƠNG1. Sự làm việc của liên kết bulơng thơ, bulơng thường và bulơng tinh2. Sự làm việc chịu trượt của liên kết bulơng cường độ cao3. Sự làm việc của bulơng khi chịu kéo Các giai đoạn chịu lực:Lực trượt lực ma sát : các bản thép trượt tương đối với nhauLực trượt truyền qua liên kết = sự ép của thân bulơng lên thành lỗ  Thân bulơng chịu cắt, uốn và kéo1. Sự làm việc của lk bulơng thơ, bulơng thường và bulơng tinhLực trượt tăng  Liên kết làm việc trong giai đoạn dẻoPhá hoại do cắt ngang thân đinhPhá hoại do lực ép mặt trên thành lỗPhá hoại do cắt và do ép mặt1. Sự làm việc của lk bulơng thơ, bulơng thường và bulơng tinha. Khả năng làm việc chịu cắt của bulơng: 	[N]vb = fvb  b  A  nvfvb : cường độ tính tốn chịu cắt của vật liệu bu lơng b : hệ số điều kiện làm việc liên kết bulơngA : diện tích tiết diện ngang thân bulơng – phần khơng bị rennv : số lượng mặt cắt tính tốn của bulơng 1. Sự làm việc của lk bulơng thơ, bulơng thường và bulơng tinh1. Sự làm việc của lk bulơng thơ, bulơng thường và bulơng tinhTrạng thái làm việcKý hiệuCấp độ bền4.64.85.65.86.68.810.9Cắtfvb150160190200230320400Kéo ftb170160210200250400500Cường độ tính tốn chịu cắt và kéo của bulơng (N/mm2)d16182022242730364248Bước ren22,52,52,5333,544,55A2,012,543,143,804,525,727,0610,1713,8518,09Abn1,571,922,453,033,524,595,608,1611,2014,72Diện tích tiết diện của bulơng A, Abn (cm2)b. Khả năng làm việc chịu ép mặt của bulơng: 	[N]cb = d  (t)min  fcb  b(t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phíafcb : cường độ ép mặt tính tốn của bulơngd : đường kính thân bu lơng 1. Sự làm việc của lk bulơng thơ, bulơng thường và bulơng tinh1. Sự làm việc của lk bulơng thơ, bulơng thường và bulơng tinhGiới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện được liên kếtCường độ tính tốn chịu ép mặt fcb (N/mm2) của BLBL tinhBL thơ và thường340435395380515465400560505420600540440650585450675605480745670500795710520850760540905805Khả năng chịu trượt của 1 bulơng:	[N]cb = fhb  Abn  b1 (b2)min nffhb : cường độ chịu kéo tính tốn vật liệu bu lơng, fhb=0,7fubAbn : diện tích thực thân bu lơngb1 : hệ số điều kiện làm việc của liên kết bu lơng : hệ số ma sátb2 : hệ số độ tin cậynf : số lượng mặt phẳng tính tốn2. Sự làm việc của lk bulơng cường độ cao Bulơng chịu kéo khi ngoại lực tác dụng cĩ phương // bulơng:	[N]tb = Abn ftbAbn : diện tích thực của tiết diện thân bu lơngftb : cường độ tính tốn của vật liệu bu lơng khi chịu kéo3. Sự làm việc của lk bulơng khi chịu kéo III. CẤU TẠO LIÊN KẾT BULƠNGCác hình thức cấu tạo liên kết bulơngBố trí bulơng + Liên kết đối đầu cĩ bản ghép	+ Liên kết ghép chồng1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulơngĐối với Thép Tấm:	+ Liên kết đối đầu cĩ 2 bản ghép hay 1 bản ghép	+ Liên kết ghép chồngĐối xứng  truyền lực TốtLỆCH TÂM  số BL cần tăng 10%Số bulơng phía bản đệm tăng 10%1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulơngĐối với Thép Hình – LK đối đầu:	+ Nối bằng các Bản Ghép	+ Nối bằng Thép GĩcThép hình cứng, độ lệch tâm ít ảnh hưởng  KHƠNG CẦN TĂNG SỐ BULƠNG1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulơngĐối với thép hình - Liên kết CHỒNG	+ Đối xứng: làm việc tốt hơn	+ Khơng đối xứng: cấu kiện mềm  tăng 10% số lượng BL 1. Các hình thức cấu tạo liên kết bulơngQuy ước:+ Đường Đinh: các BL trên 1 đường thẳng+ DÃY ĐINH: song song lực+ HÀNG ĐINH: vuơng gĩc lực+ BƯỚC ĐINH:khoảng cách 2 BLtrên đường đinhBố trí song songBố trí so leHàng đinh2. Bố trí bulơngKhoảng cách min nhằm:	+ Đảm bảo độ bền của bản thép	+ Đảm bảo khơng gian tối thiểu để vặn êcuĐối với các liên kết chịu lực, nên bố trí theo kcách MIN để gọn, tiết kiệm2. Bố trí bulơngKhoảng cách max:	+ Đảm bảo độ ổn định của bản thép (đối với cấu kiện chịu nén)	+ Đảm bảo độ chặt của liên kết, tránh khơng cho nước, hơi, bụi bẩn lọt vào trong liên kết gây ăn mịn thép.2. Bố trí bulơngĐối với thép Hình, vị trí các dãy bulơng (a, a1, a2, n) được quy định sẵn theo kích thước tương ứng của từng loại thép hình2. Bố trí bulơngIV. TÍNH TỐN LIÊN KẾT BULƠNG1. Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục2. Tính tốn liên kết bulơng chịu mơmen và lực cắt3. Ký hiệu bulơng, đinh tán trên bản vẽChọn đường kính BL và kích thước các bản ghép:Trong cùng 1 cấu kiện, chỉ nên dùng 1 loại đường kính bulơngChọn bulơng theo cơng trình:	+ Thơng thường: d = 20 – 24mm	+ Nặng: d = 24 – 30 mmChọn bản ghép sao cho: Abg  A1. Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trụcTính tốn số lượng bulơng:a) Đối với bulơng thơ, thường và tinh (chịu CẮT và ÉP MẶT) :	+ Số lượng bulơng cần thiết được tính theo:	 	trong đĩ: 	[N]minb = min ([N]vb, [N]cb)	 - [N]vb : cường độ chịu cắt của bu lơng - [N]cb : cường độ chịu ép mặt của bu lơng1. Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục	+ Kiểm tra cấu kiện cơ bản bị giảm yếu do lỗ bulơng:	trong đĩ :	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 = 1,051. Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trục	+ Tính tốn diện tích thực giảm yếu do lỗ bulơng:	An = A – A1	trong đĩ : A1 = Max (A1,51, A1,2,3,4,51 – ns2t/4u)1. Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trụcb) Đối với bulơng chịu kéo	+ Số lượng bulơng cần thiết được tính theo: 	[N]tb : khả năng chịu kéo bu lơng	+ Kiểm tra bền bản thép bị giảm yếu 	do lỗ bulơng1. Tính liên kết bulơng chịu lực dọc trụcDÃYHÀNG2. Tính liên kết bulơng chịu mơmen và lực cắtGiả thiết gần đúng:	trong đĩ: 	Ni – lực tác dụng lên dãy đinh thứ i	Li – cánh tay địn của các cặp ngẫu lực NiCác lực Ni cĩ thể được tính qua N1 :Từ đĩ xác định được lực lớn nhất N1:2. Tính liên kết bulơng chịu mơmen và lực cắtLực lớn nhất tác dụng lên 1 bulơng do M gây ra:2. Tính liên kết bulơng chịu mơmen và lực cắtĐiều 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 nf2. Tính liên kết bulơng chịu mơmen và lực cắtLiên kết bulơng chịu Q:	trong đĩ: n – số lượng bulơng trên một nửa liên kếtKiểm tra bền liên kết bulơng chịu đồng thời cả M và Q:2. Tính liên kết bulơng chịu mơmen và lực cắtTrạng thái chịu lựcBulơngCắt[N]vb = fvb  b  A  nvÉp mặt[N]cb = d (t)min fcb  bKéo [N]tb = Abn ftbKhả năng chịu lực của 1 bulơngfvb : cường độ tính tốn chịu cắt của vật liệu BLb : hệ số điều kiện làm việc liên kết BLA : diện tích tiết diện ngang thân BL – phần khơng bị rennv : số lượng mặt cắt tính tốn của BL(t)min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phíafcb : cường độ ép mặt tính tốn của BLd : đường kính thân bu lơng Abn : diện tích thực của tiết diện thân BLftb : cường độ tính tốn của vật liệu BL khi chịu kéoNMQKéo (hoặc nén), uốn và cắt (N, M, Q)Kéo (hoặc nén) lệch tâm (M và N)Uốn và cắt (M và Q)n – số BL ở 1 phía LKNbl ≤ [N]blcVí 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 CCT34Chọn BL thơ, đường kính d = 20mm, cĩ Abl = 3,14cm2; 	fvb=1500daN/cm2; fu = 3400daN/cm2 Chọn hai bản ghép, mỗi bản dàyDiện tích hai bản ghép: Diện tích tiết diện thép cơ bản:	 bản ghép đủ bềnKhả năng chịu cắt của BL:Xác định khả năng chịu ép mặt của BL:Lấy n=6 bulongKiểm tra bền bản thép giảm yếu: Bản thép đủ bềnĐinh tán : 1 đoạn thép trịn, 1 đầu được tạo mũ sẵn, đầu kia được tán thành mũ khi đã lắp đinh vào liên kếtLIÊN KẾT ĐINH TÁN